JPH11101127A

JPH11101127A - 燃焼制御装置

Info

Publication number: JPH11101127A
Application number: JP9261896A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Kuwabara; 一成桑原; Hiromitsu Ando; 弘光安東
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼制御装置において、高セタン価燃料を用
いて燃料の自己着火による拡散燃焼を行なうエンジンに
おいて、等量比の大きくしてもスートの発生が急増しな
いようにしてエンジンの出力トルクを高めることができ
るようにする。【解決手段】高セタン価の燃料を用いて作動する内燃
機関の燃焼制御装置において、吸気行程中又は圧縮行程
中に燃焼室３内へ１回目の燃料供給を行なって希薄混合
気を形成させ、この１回目の燃料供給よりも後の圧縮行
程中に燃焼室３内へ２回目の燃料供給を行なって過濃混
合気を形成させる燃料供給手段１１と、圧縮行程時にお
いて、燃焼室３内の混合気のうち希薄混合気について自
己着火又は強制着火により燃焼させる着火手段１２とを
そなえるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽油等の高セタン
価の燃料を用いて作動するディーゼルエンジンをはじめ
とした内燃機関の燃焼制御装置に関し、特に、排気ガス
中のスート（すす）を低減しうる、燃焼制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関を着火形態で分類すると、点火
プラグを用いて燃焼室内の燃料を強制着火させて燃焼を
行なう火花点火式エンジン（一般にはガソリンエンジン
なので、以下、ガソリンエンジンという）と、点火プラ
グを用いずに燃焼室内の燃料を自己着火させて燃焼を行
なう自己着火式エンジン（一般にはディーゼルエンジン
なので、以下、ディーゼルエンジンという）とに大別す
ることができる。

【０００３】ガソリンエンジンの場合、燃料の着火タイ
ミングを点火プラグにより自由に制御できる利点がある
が、点火プラグによる点火前に燃料が自己着火してしま
うと、燃料の着火タイミングを自由に制御できずノッキ
ングを招くおそれもある。このため、火花点火式エンジ
ンでは、自己着火し難い、即ち、オクタン価の高い燃料
（ガソリン）が用いられている。

【０００４】一方、ディーゼルエンジンの場合、燃料が
自己着火しなくては燃焼を行なうことができない。この
ため、自己着火式エンジンでは、自己着火し易い、即
ち、セタン価の高い燃料（軽油，重油）が用いられてい
る。しかし、このディーゼルエンジンでは、燃料の着火
タイミングをガソリンエンジンのようには自由に制御す
ることができず、もっぱら、燃料噴射タイミングの調整
により燃料の着火タイミングを制御するようにしてい
る。

【０００５】つまり、ディーゼルエンジンでは、燃焼室
内に噴射された燃料は自己着火する条件（一般には、燃
料濃度や温度条件）が整うと燃料は着火する。一般に
は、圧縮行程途中で燃焼室内の温度は着火温度に達する
ため、燃料の着火タイミングの一般的な調整範囲（即
ち、圧縮上死点付近）では、燃料噴射の直後に適切な燃
料濃度になった部分から自己着火することになる。した
がって、燃料噴射タイミングを調整することにより燃料
の着火タイミングを制御しているのである。

【０００６】ところで、内燃機関を出力制御形態で分類
すると、ガソリンエンジンに代表されるように吸入空気
量の制御（スロットル制御）を中心としたものと、ディ
ーゼルエンジンのように燃料噴射量の制御を中心とした
ものとに大別することができる。もちろん、ガソリンエ
ンジンの場合、吸入空気量だけでなく吸入空気量に応じ
て燃料噴射量の制御も行なう。

【０００７】つまり、ガソリンエンジンの場合、アクセ
ル操作量に応じてスロットルバルブの開度を制御して吸
入空気量を調整するとともに、この吸入空気量に対応し
た燃料噴射量が得られるように、インジェクタの作動を
制御することで、エンジン出力を制御している。一般的
なガソリンエンジンの場合、等量比が１〔即ち、空燃比
が量論空燃比（理論空燃比）と等しい状態〕となるよう
に燃料噴射量を制御する。

【０００８】また、希薄燃焼運転の可能なガソリンエン
ジンの場合、希薄燃焼運転時には、等量比が１より小さ
い、即ち、空燃比が量論空燃比（理論空燃比）よりも大
きい適当な値となるように燃料噴射量を制御する。さら
に、筒内噴射型のガソリンエンジンの場合、吸気行程を
中心としたタイミングで燃料噴射することで予混合燃焼
を行なえるほかに、例えば圧縮行程中期以降に燃料噴射
を行なうことで点火プラグ近傍のみに所要濃度の混合気
を集める層状燃焼により、燃焼性を確保しながら総合空
燃比を極めて大きくして（即ち、ごく希薄な混合気で）
運転を行なうことができ、燃費の大幅な向上に寄与して
いる。

【０００９】一方、ディーゼルエンジンの場合、吸入空
気量についての制御は行なわず（常にスロットル全開に
相当する状態として）、アクセル操作量に応じて燃料噴
射量のみを調整することで、エンジン出力を制御してい
る。この場合、等量比（又は、空気過剰率）を制御する
ことでエンジン出力制御を行なうことになり、等量比が
大きくなるほど（即ち、空気過剰率が小さくなるほ
ど）、エンジン出力は増大する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自己着火式
エンジン（ディーゼルエンジン）では、図６の直線Ｌ１
に示すように、燃料噴射量を増大させ等量比を大きくす
るとエンジンの出力トルクを高めることができる。ガソ
リンエンジンの希薄燃焼運転時にもこれ（直線Ｌ１）と
同様な傾向で等量比の増大に応じてエンジン出力が高ま
る。

【００１１】しかしながら、ディーゼルエンジンのよう
な拡散燃焼や、筒内噴射型ガソリンエンジンにおいて圧
縮行程中期以降に燃料噴射を行なう層状燃焼（この場合
も、一種の拡散燃焼となる）では、エンジン出力を高め
ようと燃料噴射量を増大させ等量比を大きくしようとす
ると、図６の曲線Ｌ２，Ｌ３に示すように、スート（す
す）やＮＯｘの発生量が急増してしまうという不具合が
生じる。

【００１２】そこで、ディーゼルエンジンの場合、スー
トやＮＯｘの発生を抑制する観点から等量比を低く（こ
の例では、等量比０．６７を限度としている）抑えてい
るのが現状であり、当然エンジンの出力トルクの最大値
も、図６の点Ｐ１のように制限されてしまう。また、筒
内噴射型ガソリンエンジンの場合、圧縮行程中期以降の
燃料噴射による層状燃焼以外に、吸気行程を中心とした
タイミングで燃料噴射して予混合燃焼を行なうこともで
きる。したがって、燃料噴射モードを予混合燃焼側に切
り換えることで、このようなスートの大量発生を回避す
ることができ、予混合燃焼に切り換えることでエンジン
の出力トルクの最大値は、等量比１に対応する大きさ
（図６の点Ｐ２）まで高めることができる。

【００１３】なお、図６において、曲線Ｌ４はポート噴
射型ガソリンエンジン及び筒内噴射型ガソリンエンジン
における予混合運転の場合のスート発生量を示し、点Ｐ
３はポート噴射型ガソリンエンジンにおける等量比１に
対応するエンジンの出力トルク値を示す。また、曲線Ｌ
５はポート噴射型ガソリンエンジン及び筒内噴射型ガソ
リンエンジンにおける予混合運転の場合のＮＯｘの発生
量を示す。

【００１４】ディーゼルエンジン等の拡散燃焼を行なう
エンジンに着目すると、その出力トルクを高めるために
は、等量比を大きくしてもスートやＮＯｘの発生量が急
増しないようにすることが必要になる。このうち、ＮＯ
ｘについては、排ガス再循環装置（ＥＧＲ）やインタク
ーラによって吸気温度を低下させることで比較的効果的
に発生を低減することができるが、スートの発生を低減
するには特別有効な対策がないのが現状であり、等量比
を大きくするための妨げとなっている。

【００１５】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、高セタン価燃料を用いて燃料の自己着火による拡
散燃焼を行なうエンジンにおいて、等量比の大きくして
もスートの発生が急増しないようにしてエンジンの出力
トルクを高めることができるようにした、燃焼制御装置
を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の燃焼制御装置では、高セタン価の燃料を用い
て作動する内燃機関の燃焼制御装置において、燃料供給
手段が、吸気行程中又は圧縮行程中に燃焼室内へ１回目
の燃料供給を行なって希薄混合気を形成させ、この１回
目の燃料供給よりも後の圧縮行程中に燃焼室内へ２回目
の燃料供給を行なって過濃混合気を形成させる。そし
て、着火手段が、圧縮行程時に、燃焼室内の混合気のう
ち希薄混合気について自己着火又は強制着火により燃焼
させるようにする。

【００１７】したがって、燃焼室内では、１回目の燃料
供給で形成された混合気は希薄なため直ぐには着火しな
いで燃焼室内に拡散して予混合状態となり、２回目の燃
料供給で形成された過濃混合気がこの希薄な予混合状態
の混合気と接しながら偏在するようになり、希薄混合気
は、過濃混合気の燃焼伝播により着火するのではなく、
着火手段を通じて自ら着火するようになり、この希薄混
合気側から過濃混合気側へ向かって燃焼が進行するよう
になり、過濃混合気の燃焼によるスートの発生が抑制さ
れる。

【００１８】請求項２記載の本発明の燃焼制御装置で
は、１回目の燃料供給で形成された希薄混合気は、着火
手段として燃焼室内に臨むように配設された点火プラグ
による点火によって強制着火される。請求項３記載の本
発明の燃焼制御装置では、１回目の燃料供給で形成され
た希薄混合気は着火手段を通じて自己着火時期を制御さ
れるが、着火手段では、燃料量調整手段により希薄混合
気内の燃料量を調整したり、排ガス還流量調整手段によ
り吸気系への排ガス還流量を調整したりすることによっ
て、希薄混合気の自己着火条件を調整することで自己着
火時期を制御する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図４は本発明の第１
実施形態としての燃焼制御装置を示すものであり、図５
は本発明の第２実施形態としての燃焼制御装置を示すも
のであり、これらの図に基づいて説明する。

【００２０】まず、第１実施形態について説明すると、
本実施形態の燃焼制御装置にかかる内燃機関は、高セタ
ン価の燃料（例えば軽油）を用い、この燃料の自己着火
により燃焼運転を行なうことのできるエンジン（ディー
ゼルエンジン）であって、図１に示すように、シリンダ
１と、シリンダ１内を往復動するピストン２と、ピスト
ン２上面とシリンダ１内壁との間に形成される燃焼室３
と、この燃焼室３内へ空気を供給する吸気ポート４と、
吸気ポート４に装備された吸気弁５と、燃焼室３内の燃
焼ガスを排出する排気ポート６と、排気ポート６に装備
された排気弁７とをそなえている。

【００２１】そして、任意の時期に燃料噴射を行なうこ
とのできる燃料噴射弁８が、その噴口８Ａを燃焼室３内
に直接臨ませるように配設されている。さらに、燃焼室
３内には、点火プラグ９が設けられている。なお、ディ
ーゼルエンジンは、本来、燃料の自己着火により燃焼を
行なうので点火プラグ９は不要であるが、本エンジンで
は、後述する特殊な燃焼形態を確実に実現するために点
火プラグ９を設けているのである。

【００２２】このような燃料噴射弁８及び着火手段とし
ての点火プラグ９の作動を制御するために、電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）１０がそなえられている。このＥＣＵ
１０には、運転状態検出手段２１からエンジンの運転状
態に関する検出情報が入力されるようになっており、Ｅ
ＣＵ１０内にそなえられた燃料噴射制御手段１０Ａ，点
火時期制御手段１０Ｂでは、エンジンの運転状態に応じ
て燃料噴射弁８，点火プラグ９をそれぞれ制御するよう
になっている。

【００２３】そして、本燃焼制御装置は、燃料噴射弁８
及び燃料噴射制御手段１０Ａからなる燃料供給手段１１
と、点火プラグ９及び点火時期制御手段１０Ｂからなる
希薄混合気を着火させる機能（着火手段）１２とから構
成されている。ところで、本エンジンでは、圧縮行程噴
射モードと、スート低減用分割噴射モードという２つの
燃料噴射モードをそなえており、ＥＣＵ１０には、燃料
噴射モードを設定するモード設定手段１０Ｃがそなえら
れている。

【００２４】モード設定手段１０Ｃでは、図２に示すよ
うなエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷としての平均
有効圧Ｐｅに関するマップを用いて、エンジン回転数Ｎ
ｅ及びエンジン負荷の比較的低い領域では圧縮行程噴射
モードを、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷の比較
的高い領域ではスート低減用分割噴射モードを選択する
ようになっている。

【００２５】これらの燃料噴射モードのうちの圧縮行程
噴射モードは、燃料噴射弁８から圧縮行程（一般に、圧
縮行程中期以降）に燃焼室３内へ燃料を噴射し点火プラ
グ９を使用しないで自己着火のみにより燃焼を行なうデ
ィーゼルエンジンとしては通常のモードである。一方、
スート低減用分割噴射モードは、１つの燃焼サイクルに
おいて、吸気行程中又は圧縮行程（一般に、圧縮行程前
期）に燃料噴射弁８から１回目の燃料噴射（燃料供給）
を行ない、次に、圧縮行程（一般に、圧縮行程中期以
降）に燃料噴射弁８から２回目の燃料噴射（燃料供給）
を行なうようにするものである。本実施形態では、１回
目の燃料噴射は吸気行程中に行ない、２回目の燃料噴射
は圧縮行程中に行なうようになっている。

【００２６】そして、１回目の燃料噴射では、直ぐに自
己着火しえない希薄な混合気を燃焼室３内に形成するよ
うにして、２回目の燃料噴射では、直ぐに自己着火しう
る過濃な混合気を燃焼室３内に希薄な混合気と隣接して
形成するようにする。このような各混合気濃度を実現す
るには、一般に、１回目の燃料噴射の噴射量は比較的少
なくし、２回目の燃料噴射の噴射量は比較的多くするこ
とになる。

【００２７】また、このスート低減用分割噴射モードで
は、２回目の燃料噴射による過濃な混合気が自己着火す
る前に、点火プラグ９の点火により１回目の燃料噴射に
よる希薄な混合気に強制着火するようにする。この１回
目の燃料噴射による希薄な混合気は、燃焼開始までに時
間があるので燃焼室３内で十分にミキシングされている
ため、着火後は予混合燃焼の形態をとり、この希薄な混
合気の燃焼が、２回目の燃料噴射による過濃混合気側に
進行して、過濃混合気は自己着火する前に希薄な混合気
の燃焼を受けて燃焼するようになっている。

【００２８】このように、希薄混合気による火炎で過濃
混合気を包み込むことにより、自己着火により過濃混合
気が燃焼する場合に比べてスートの発生量が格段に減少
することが実験的に確認されている。燃焼室内での燃焼
反応の分析は容易ではなく、どのようなメカニズムでス
ート発生量が減少するのか明確にはわからないが、希薄
混合気の燃焼によってつくり出される活性な酸化雰囲気
の中に過濃混合気で形成されるスートが存在すること
で、スートの再燃焼を活性化させることができ、スート
の発生量（排出量）が大幅に削減されるものと推測され
る。

【００２９】このように、スート低減用分割噴射モード
では、予混合状態の希薄混合気に点火プラグ９により強
制着火を行なうことで、希薄混合気側から過濃混合気側
へと燃焼を進行させていくようにして、特に、エンジン
負荷やエンジン回転数の高い領域（即ち、エンジンの出
力要求の高い運転領域）で問題となるスート発生量を大
幅に低減するようにしているのである。

【００３０】そして、ＥＣＵ１０の燃料噴射制御手段１
０Ａでは、モード設定手段１０Ｃにより設定された燃料
噴射モードと運転状態検出手段２１で得られるエンジン
の運転状態（例えばエンジン回転数Ｎｅやエンジン負荷
Ｐｅ）とに基づいて、燃料噴射終了時期と燃料噴射期間
とを設定し、燃料噴射弁８の作動を制御するようになっ
ている。なお、燃料噴射期間に応じて燃料噴射量が調整
され、燃料噴射終了時期に応じて燃料の噴射タイミング
調整される。

【００３１】また、ＥＣＵ１０の点火時期制御手段１０
Ｂでは、モード設定手段１０Ｃでスート低減用分割噴射
モードが設定された場合に、運転状態検出手段２１で得
られるエンジンの運転状態に基づいて、点火プラグ８に
よる点火時期を制御する。つまり、過濃混合気が自己着
火する前に希薄混合気からこの過濃混合気へ燃焼が進行
するようなタイミングで点火プラグ８による点火を行な
うように制御する。

【００３２】この点火タイミングは、過濃混合気の自己
着火タイミングを推定しながら設定することができる。
過濃混合気の自己着火タイミングは、過濃混合気の供給
タイミング（即ち、２回目の燃料噴射のタイミング）と
過濃混合気の供給時点から自己着火が起こるまでのタイ
ムラグとによって決まり、自己着火が起こるまでのタイ
ムラグは、過濃混合気の濃度（等量比）やエンジンの運
転状態に基づいて推定することができる。

【００３３】そこで、点火時期制御手段１０Ｂでは、燃
料噴射制御手段１０Ａで設定した過濃混合気の供給タイ
ミングと推定したタイムラグとから過濃混合気の自己着
火タイミングを求め、求めた過濃混合気の自己着火タイ
ミングよりも僅かだけ前の時点で点火プラグ８による点
火を行なうように点火タイミングを設定して、点火プラ
グ８の駆動を制御するようになっている。したがって、
自己着火のタイムラグによっては、点火タイミングが過
濃混合気の供給タイミング（２回目の燃料噴射のタイミ
ング）よりも前になる場合も後になる場合もありうる。

【００３４】本発明の一実施形態としての燃焼制御装置
は、上述のように構成されているので、例えば図３に示
すようなフローで燃焼制御が行なわれる。つまり、ま
ず、運転状態検出手段２１で得られるエンジンの運転状
態（例えばエンジン回転数Ｎｅやエンジン負荷Ｐｅ）を
読み込む（ステップＳ１０）。モード設定手段１０Ｃで
は、この運転状態に基づいて図２に示すようなマップを
用いてスート低減用分割噴射モードと圧縮行程噴射モー
ドとのいずれかのモードを設定する。

【００３５】この設定されたモードの判定を行ない（ス
テップＳ２０）、圧縮行程噴射モードが設定された場合
には、ステップＳ６０に進み、燃料噴射制御手段１０Ａ
を通じて燃料噴射弁８から圧縮行程中期以降に燃焼室３
内へ燃料を噴射させて点火プラグ９を使用しないで自己
着火のみにより燃焼を行なう。また、スート低減用分割
噴射モードが設定された場合には、ステップＳ３０に進
み、燃料噴射制御手段１０Ａを通じて吸気行程中に燃料
噴射弁８から１回目の燃料噴射（第１噴射）を行ない、
次に、燃料噴射制御手段１０Ａを通じて圧縮行程に燃料
噴射弁８から２回目の燃料噴射（第２噴射）を行ない
（ステップＳ４０）、さらに、点火時期制御手段１０Ｂ
の制御により、点火プラグ８を作動させ、第１噴射で予
混合状態となった希薄混合気を着火させて、過濃混合気
が自己着火する前に希薄混合気からこの過濃混合気へ燃
焼が進行するようにする（ステップＳ５０）。

【００３６】このような燃料噴射及び点火の過程では、
燃焼室３内の状態は図４に示すようになる。つまり、図
４（Ａ）に示すように、吸気行程で燃料の第１噴射が行
なわれると、この第１噴射による燃料は、図４（Ｂ）に
示すように、吸気行程中の吸気の流れによって燃焼室３
内に拡散しながら攪拌され予混合状態となる。また、こ
の第１噴射による混合気は、希薄であるため燃焼室３内
の温度が高まっても自己着火はしない。

【００３７】そして、圧縮行程中期以降に、図４（Ｃ）
に示すように、第２噴射が行なわれる。この第２噴射に
よる混合気は過濃であるため、圧縮行程中期以降のよう
に燃焼室３内の温度が高まってくると、混合気の濃度に
対応した温度に達した時点で自己着火する。この第２噴
射による過濃な混合気が自己着火する直前に、図４
（Ｄ）に示すように、第１噴射により形成された予混合
状態の希薄混合気側に、点火プラグ９による点火を行な
うのである。

【００３８】なお、図３，図４では、第２噴射〔図３の
ステップＳ４０，図４の（Ｃ）〕の後で点火〔図３のス
テップＳ５０，図４の（Ｄ）〕を行なっているが、第２
噴射と点火との順序はこれと逆の場合や、同時の場合が
ある。この過濃な混合気が自己着火する直前の予混合状
態の希薄混合気側への着火により、希薄混合気側から過
濃混合気側へ向かって燃焼が進行するようになる。

【００３９】このように、希薄混合気側から過濃混合気
側へ向かって燃焼が進行すると、過濃混合気の燃焼によ
り本来発生するはずのスートが大幅に低減されるように
なる。このため、従来、スートが大幅に発生するために
設定できなかった等量比領域（図６における等量比０．
６７以上の領域）についても設定できるようになり、等
量比の大幅な増加により、エンジンの出力トルクの大幅
な向上を図ることも可能になる。

【００４０】ところで、高セタン価の燃料は、予混合状
態であっても、混合気の燃料濃度（等量比が対応する）
と混合気の温度状態とがある高さまで達しないと自己着
火しないことが判明している。本発明の燃焼制御装置で
は、このような特性を利用して、１回目の燃料噴射によ
る混合気を十分に希薄にすることで、この希薄混合気は
予混合状態となるが自己着火はしない状況をつくりだし
ているが、これに、温度条件の調整を加えるようにして
もよい。

【００４１】つまり、混合気の温度は、排ガス再循環装
置（ＥＧＲ）やインタクーラによって吸気温度を低下さ
せる等により調整することができる。そこで、このよう
な手段により、混合気の温度上昇を抑えれば、１回目の
燃料噴射による希薄混合気の自己着火を確実に防止し
て、２回目の燃料噴射による希薄混合気については点火
プラグ９による点火ではじめて着火するように確実に設
定することができ、希薄混合気側から過濃混合気側へ向
かって燃焼が進行する状態を確実につくりだすことがで
きる。

【００４２】次に、第２実施形態について説明する。こ
の実施形態では、１回目の燃料噴射による希薄混合気の
着火を、点火プラグ９による強制着火させるのではな
く、希薄混合気の着火条件を整えることにより自己着火
させるようにしている。したがって、図５に示すよう
に、本実施形態のエンジンには、点火プラグ９はそなえ
られず、希薄混合気の着火条件を整えて自己着火の時期
を制御する手段（着火手段）として、燃料量調整手段３
１と、排ガス還流量調整手段３２とがそなえられてい
る。

【００４３】つまり、希薄混合気といえども、その燃料
濃度がある程度高い場合や燃焼室３内の温度がある程度
高くなる場合には、自己着火することになるが、一般
に、燃焼室３内の温度は、ピストン２が圧縮上死点に向
かうのにしたがって上昇する。したがって、希薄混合気
の燃料濃度の設定や燃焼室３内の温度調整によっては、
圧縮上死点の付近で希薄混合気を自己着火させることも
可能である。

【００４４】そこで、本実施形態では、第１実施形態に
おける点火プラグ９１１に代えて、１回目の燃料噴射量
を制御して１回目の燃料噴射により形成され予混合状態
となる希薄混合気の燃料濃度を調整する燃料量調整手段
３１と、排ガス還流量を調整することで燃焼室３内の温
度を調整する排ガス還流量調整手段３２とをそなえてい
るのである。

【００４５】燃料量調整手段３１は、燃料噴射弁８と、
燃料噴射制御手段１０Ａ内の一機能とから構成されてい
る。つまり、燃料噴射制御手段１０Ａでは、モード設定
手段１０Ｃにより設定された燃料噴射モードと運転状態
検出手段２１で得られるエンジンの運転状態（例えばエ
ンジン回転数Ｎｅやエンジン負荷Ｐｅ）とに基づいて、
燃料噴射終了時期と燃料噴射期間とを設定するが、燃料
噴射量は燃料噴射期間に応じたものとなるので、この燃
料噴射期間を設定する機能と、この設定に応じて燃料噴
射を行なう燃料噴射弁８とから、燃料量調整手段３１が
構成される。

【００４６】燃料量調整手段３１は、希薄混合気の自己
着火のためのものであり、燃料噴射モードがスート低減
用分割噴射モードの場合に限られるが、分割噴射モード
の場合には、燃料噴射制御手段１０Ａでは、エンジンの
運転状態に基づいて圧縮上死点の付近で希薄混合気が自
己着火可能な燃料濃度となるように第１噴射（１回目の
燃料噴射）のための燃料噴射期間（燃料量）を設定す
る。

【００４７】また、排ガス還流量調整手段３２は、排気
通路６Ａから吸気通路４Ａに亘って介設された排ガス還
流通路３２Ａと、この排ガス還流通路３２Ａの途中に介
装された排ガス還流弁（ＥＧＲ弁）３２Ｂと、ＥＣＵ１
０内に設けられＥＧＲ弁３２Ｂの開度調整指令により排
ガス還流量（又は還流率）を制御する排ガス還流弁制御
手段（ＥＧＲ制御手段）１０Ｄとから構成される。

【００４８】そして、燃料噴射モードがスート低減用分
割噴射モードとなったら、排ガス還流量調整手段３２で
は、第１噴射（１回目の燃料噴射）による希薄混合気が
圧縮上死点の付近で自己着火しうるような温度状態とな
るように、排ガス還流量を制御して、燃焼室３内の温
度、即ち、希薄混合気の温度を調整する。なお、他の部
分については第１実施形態と同様であるので説明は省略
する。

【００４９】本発明の第２実施形態としての燃焼制御装
置は上述のように構成されるので、燃料量調整手段３１
及び排ガス還流量調整手段３２によって、第１噴射（１
回目の燃料噴射）による希薄混合気の方が、圧縮上死点
の付近の第２噴射（２回目の燃料噴射）による過濃混合
気の自己着火よりも前に、自己着火するような条件が整
えられて、点火プラグなしに、希薄混合気側から過濃混
合気側へ向かって燃焼が進行するようにすることができ
る。

【００５０】このような希薄混合気側から過濃混合気側
へ向かって燃焼を進行させることで、過濃混合気の燃焼
により本来発生するはずのスートが大幅に低減されるよ
うになり、等量比の大幅な増加が可能となって、エンジ
ンの出力トルクの大幅な向上を図ることが可能になるの
である。なお、各実施形態では、希薄混合気の着火が過
濃混合気の自己着火よりも前に行なうようにして、希薄
混合気側から過濃混合気側へ向かった燃焼進行を実現さ
せているが、例えば希薄混合気の着火の直前に過濃混合
気の自己着火が生じても、希薄混合気と過濃混合気との
接触部分においては、希薄混合気側から過濃混合気側へ
向かった燃焼進行が例え部分的にも得られるものであれ
ば、希薄混合気の着火を過濃混合気の自己着火の後で行
なっても、一定のスート低減効果は得られる。

【００５１】したがって、必ずしも希薄混合気の着火を
過濃混合気の自己着火よりも前に行なうようにしなくて
もよい。また、本実施形態では、高セタン価の燃料を軽
油としているが、本燃焼制御装置は、高セタン価の燃料
であれば軽油以外にも適用でき、また、軽油ほどセタン
価の高くない燃料、即ち、軽油とガソリンとの中間的な
セタン価を有する燃料を対象とすることも可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の燃焼制御装置によれば、燃焼室内に予混合状態で
存在する希薄混合気とこの希薄混合気と接しながら偏在
する過濃混合気のうち、希薄混合気については、着火手
段を通じて自ら着火するため、この希薄混合気側から、
過濃混合気側へ向かって燃焼が進行するようになり、過
濃混合気の燃焼によるスートの発生が抑制される。この
ため、スートの発生を所定限度内に抑えつつ、過濃混合
気の燃料濃度を増加させて総合等量比（希薄混合気と過
濃混合気とを加えた混合気の等量比）を大きくすること
ができるようになり、機関の大幅な出力向上を図ること
ができるようになる。

【００５３】請求項２記載の本発明の燃焼制御装置によ
れば、燃料量の調整及び／又は排ガス還流量の調整とい
う特別なデバイスを追加することなく既存のデバイスを
利用して実行できる調整によって、スートの発生を確実
に抑制することができ、低コストで、機関の大幅な出力
向上を図ることができるようになる。請求項３記載の本
発明の燃焼制御装置よれば、点火栓による希薄混合気を
強制着火させるため、希薄混合気側から過濃混合気側へ
向かう燃焼の進行を確実に実現することができ、スート
の発生を確実に抑制することができ、低コストで、機関
の大幅な出力向上を図ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態としての燃焼制御装置を
示す模式的な構成図である。

【図２】本発明の第１実施形態としての燃焼制御装置に
おける燃料噴射モードの設定マップを示す図である。

【図３】本発明の第１実施形態としての燃焼制御装置の
動作を説明するフローチャートである。

【図４】本発明の第１実施形態としての燃焼制御装置の
動作を説明するシリンダの模式的な断面図であり、
（Ａ）は１回目の燃料供給の状態を示し、（Ｂ）は１回
目の燃料供給による混合気の拡散・攪拌状態を示し、
（Ｃ）は２回目の燃料供給の状態を示し、（Ｄ）は１回
目の燃料供給による混合気Ｂの点火状態を示す。

【図５】本発明の第２実施形態としての燃焼制御装置を
示す模式的な構成図である。

【図６】本発明の課題を説明する図である。

【符号の説明】１シリンダ２ピストン３燃焼室４吸気ポート５吸気弁６排気ポート７排気弁８燃料噴射弁９点火プラグ１０電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０Ａ燃料噴射制御手段１０Ｂ点火時期制御手段１０Ｃモード設定手段１０Ｄ排ガス還流弁制御手段（ＥＧＲ制御手段）１１燃料供給手段１２着火手段２１運転状態検出手段３１燃料量調整手段３２排ガス還流量調整手段３２Ａ排ガス還流通路３２Ｂ排ガス還流弁（ＥＧＲ弁）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高セタン価の燃料を用いて作動する内燃
機関の燃焼制御装置において、吸気行程中又は圧縮行程中に燃焼室内へ１回目の燃料供
給を行なって希薄混合気を形成させ、該１回目の燃料供
給よりも後の圧縮行程中に該燃焼室内へ２回目の燃料供
給を行なって過濃混合気を形成させる燃料供給手段と、該圧縮行程時において、該燃焼室内の混合気のうち該希
薄混合気について自己着火又は強制着火により燃焼させ
る着火手段とをそなえていることを特徴とする、燃焼制
御装置。
【請求項２】上記着火手段は、燃焼室内に臨むように
配設された点火プラグをそなえていることを特徴とす
る、請求項１記載の燃焼制御装置。
【請求項３】上記着火手段は、希薄混合気の自己着火
時期を制御するもので、上記供給手段による１回目の燃
料供給で形成される希薄混合気内の燃料量を調整する燃
料量調整手段と、吸気系への排ガス還流量を調整する排
ガス還流量調整手段とのうちのいずれか又は両方をそな
えていることを特徴とする、請求項１記載の燃焼制御装
置。