JPH11159369A - 圧縮着火式内燃機関 - Google Patents
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- JPH11159369A JPH11159369A JP9323086A JP32308697A JPH11159369A JP H11159369 A JPH11159369 A JP H11159369A JP 9323086 A JP9323086 A JP 9323086A JP 32308697 A JP32308697 A JP 32308697A JP H11159369 A JPH11159369 A JP H11159369A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 通常の燃焼から低温燃焼に切換えることによ
って排気ガス温を上昇させる。 【解決手段】 煤の発生量がピークとなるＥＧＲガス量
よりも燃焼室５内のＥＧＲガス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ＥＧ
Ｒガス量よりも燃焼室５内のＥＧＲガス量が少ない第２
の燃焼とを選択的に行う。触媒１９の温度が活性化温度
以下になりそうなときには第２の燃焼から第１の燃焼に
切換える。
って排気ガス温を上昇させる。 【解決手段】 煤の発生量がピークとなるＥＧＲガス量
よりも燃焼室５内のＥＧＲガス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ＥＧ
Ｒガス量よりも燃焼室５内のＥＧＲガス量が少ない第２
の燃焼とを選択的に行う。触媒１９の温度が活性化温度
以下になりそうなときには第２の燃焼から第１の燃焼に
切換える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧縮着火式内燃機関
に関する。
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。
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。
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（例えば特開平４
−３３４７５０号公報参照）。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３０パーセ
ントから５０パーセント程度に抑えられている。
界を越えない範囲内に定められている（例えば特開平４
−３３４７５０号公報参照）。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３０パーセ
ントから５０パーセント程度に抑えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来ではＥ
ＧＲ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ＥＧＲ率はこの最大許容限界を越えない
範囲内において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ＮＯx およびスモークが発生してしま
うのが現状である。
ＧＲ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ＥＧＲ率はこの最大許容限界を越えない
範囲内において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ＮＯx およびスモークが発生してしま
うのが現状である。
【０００６】ところが本発明者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
ど発生しないことを見い出したのである。また、このと
きにはＮＯx 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
について検討を進め、その結果これまでにない煤および
ＮＯx の同時低減が可能な新たな燃焼システムを構築す
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云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。
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
ど発生しないことを見い出したのである。また、このと
きにはＮＯx 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
について検討を進め、その結果これまでにない煤および
ＮＯx の同時低減が可能な新たな燃焼システムを構築す
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云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。
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。
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】ところでこの新たな燃焼方法では従来より
行われている通常の燃焼に比べて同一の要求負荷に対し
燃焼室内の既燃ガス温が大巾に高くなり、従って燃焼室
から排出される排気ガスが大巾に高くなるばかりでな
く、燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量が大巾に
増大する。このようにこの新たな燃焼方法では煤および
ＮＯx がほとんど発生しないということに加えて既燃ガ
ス温および排気ガス温が高くなり、また燃焼室から排出
される未燃ＨＣ，ＣＯの量が大巾に増大するのでこの新
たな燃焼方法は大気汚染の阻止ばかりでなく種々の要請
に応えることができる。例えば既燃ガス温が高くなれば
暖機を促進することができるので暖機を促進したい場合
には従来より行われている通常の燃焼を行わず、新たな
燃焼を行うことによって暖機を促進したいという要請に
応えることができる。また従来より行われている通常の
燃焼では排気ガス温が低いので機関排気通路内に配置さ
れた触媒が非活性状態となる危険性があるがこのような
場合にも新たな燃焼を用いれば排気ガス温が上昇するた
めに触媒の温度が上昇し、斯くして触媒を活性化状態に
維持することができる。特に、機関排気通路内に配置さ
れた触媒が酸化機能を有する場合、新たな燃焼を行えば
燃焼室内から排出される多量の未燃ＨＣ，ＣＯの酸化反
応熱によって触媒の温度を上昇させることができ、斯く
して触媒を活性化状態に維持することができる。
行われている通常の燃焼に比べて同一の要求負荷に対し
燃焼室内の既燃ガス温が大巾に高くなり、従って燃焼室
から排出される排気ガスが大巾に高くなるばかりでな
く、燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量が大巾に
増大する。このようにこの新たな燃焼方法では煤および
ＮＯx がほとんど発生しないということに加えて既燃ガ
ス温および排気ガス温が高くなり、また燃焼室から排出
される未燃ＨＣ，ＣＯの量が大巾に増大するのでこの新
たな燃焼方法は大気汚染の阻止ばかりでなく種々の要請
に応えることができる。例えば既燃ガス温が高くなれば
暖機を促進することができるので暖機を促進したい場合
には従来より行われている通常の燃焼を行わず、新たな
燃焼を行うことによって暖機を促進したいという要請に
応えることができる。また従来より行われている通常の
燃焼では排気ガス温が低いので機関排気通路内に配置さ
れた触媒が非活性状態となる危険性があるがこのような
場合にも新たな燃焼を用いれば排気ガス温が上昇するた
めに触媒の温度が上昇し、斯くして触媒を活性化状態に
維持することができる。特に、機関排気通路内に配置さ
れた触媒が酸化機能を有する場合、新たな燃焼を行えば
燃焼室内から排出される多量の未燃ＨＣ，ＣＯの酸化反
応熱によって触媒の温度を上昇させることができ、斯く
して触媒を活性化状態に維持することができる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】従って、１番目の発明で
は、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を増大して
いくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼
室内に供給される再循環排気ガス量を更に増大していく
と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
なくなる圧縮着火式内燃機関において、煤の発生量がピ
ークとなる再循環排気ガス量よりも燃焼室内に供給され
る再循環排気ガス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再循環ガス量より
も燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が少ない第２
の燃焼とを選択的に切換える切換手段と、燃焼室内の既
燃ガス温を上昇すべきか否か又は燃焼室から排出される
未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきか否かを判断する判断
手段とを具備し、第２の燃焼が行われているときに燃焼
室内の既燃ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排
出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断
されたときには第１の燃焼に切換えるようにしている。
即ち、第２の燃焼が行われているときに燃焼室内の既燃
ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出される未
燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断されたとき
には第１の燃焼に切換えて燃焼室内の既燃ガス温を上昇
させ又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増
大させるようにしている。
は、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を増大して
いくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼
室内に供給される再循環排気ガス量を更に増大していく
と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
なくなる圧縮着火式内燃機関において、煤の発生量がピ
ークとなる再循環排気ガス量よりも燃焼室内に供給され
る再循環排気ガス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再循環ガス量より
も燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が少ない第２
の燃焼とを選択的に切換える切換手段と、燃焼室内の既
燃ガス温を上昇すべきか否か又は燃焼室から排出される
未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきか否かを判断する判断
手段とを具備し、第２の燃焼が行われているときに燃焼
室内の既燃ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排
出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断
されたときには第１の燃焼に切換えるようにしている。
即ち、第２の燃焼が行われているときに燃焼室内の既燃
ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出される未
燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断されたとき
には第１の燃焼に切換えて燃焼室内の既燃ガス温を上昇
させ又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増
大させるようにしている。
【００１１】２番目の発明では１番目の発明において、
第１の燃焼状態における排気ガス再循環率がほぼ５５パ
ーセント以上である。３番目の発明では１番目の発明に
おいて、第１の燃焼状態における燃焼時の燃料およびそ
の周囲のガス温度は排気ガス中のＮＯx 量が１０p.p.m
前後又はそれ以下となる温度である。
第１の燃焼状態における排気ガス再循環率がほぼ５５パ
ーセント以上である。３番目の発明では１番目の発明に
おいて、第１の燃焼状態における燃焼時の燃料およびそ
の周囲のガス温度は排気ガス中のＮＯx 量が１０p.p.m
前後又はそれ以下となる温度である。
【００１２】４番目の発明では１番目の発明において、
機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置し、判断
手段は触媒を活性化状態に維持するために燃焼室内の既
燃ガス温を上昇させる必要があるとき又は燃焼室から排
出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させる必要があると
きには燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである又は燃
焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきで
あると判断する。
機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置し、判断
手段は触媒を活性化状態に維持するために燃焼室内の既
燃ガス温を上昇させる必要があるとき又は燃焼室から排
出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させる必要があると
きには燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである又は燃
焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきで
あると判断する。
【００１３】５番目の発明では１番目の発明において、
機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置し、判断
手段は触媒を活性化状態に維持するために燃焼室内の既
燃ガス温を上昇させかつ燃焼室から排出される未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯの量を増大させる必要があるときに燃焼室内の
既燃ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出され
る未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断する。
機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置し、判断
手段は触媒を活性化状態に維持するために燃焼室内の既
燃ガス温を上昇させかつ燃焼室から排出される未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯの量を増大させる必要があるときに燃焼室内の
既燃ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出され
る未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断する。
【００１４】６番目の発明では５番目の発明において、
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。７番目の発明では５番目の発明におい
て、第１の燃焼状態では未燃炭化水素が煤の形ではなく
煤の前駆体又はそれ以前の形でもって燃焼室から排出さ
れ、燃焼室から排出された未燃炭化水素が触媒によって
酸化される。
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。７番目の発明では５番目の発明におい
て、第１の燃焼状態では未燃炭化水素が煤の形ではなく
煤の前駆体又はそれ以前の形でもって燃焼室から排出さ
れ、燃焼室から排出された未燃炭化水素が触媒によって
酸化される。
【００１５】８番目の発明では５番目の発明において、
触媒の温度を代表する代表温度を検出する検出手段を具
備し、判断手段は代表温度に基づいて燃焼室内の既燃ガ
ス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出される未燃
ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断する。９番目
の発明では８番目の発明において、検出手段が触媒下流
の機関排気通路内に配置された温度センサからなり、代
表温度が触媒から流出した排気ガスの温度であり、判断
手段は排気ガスの温度が予め定められた温度まで低下し
たときに触媒を活性化状態に維持すべく燃焼室内の既燃
ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出される未
燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断する。
触媒の温度を代表する代表温度を検出する検出手段を具
備し、判断手段は代表温度に基づいて燃焼室内の既燃ガ
ス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出される未燃
ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断する。９番目
の発明では８番目の発明において、検出手段が触媒下流
の機関排気通路内に配置された温度センサからなり、代
表温度が触媒から流出した排気ガスの温度であり、判断
手段は排気ガスの温度が予め定められた温度まで低下し
たときに触媒を活性化状態に維持すべく燃焼室内の既燃
ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出される未
燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断する。
【００１６】１０番目の発明では９番目の発明におい
て、予め定められた温度は排気ガスの温度の低下速度が
速いほど高くされる。１１番目の発明では８番目の発明
において、検出手段が触媒上流の機関排気通路内に配置
された温度センサからなり、代表温度が触媒に流入する
排気ガスの温度であり、判断手段は排気ガスの温度が予
め定められた温度まで低下したときに触媒を活性化状態
に維持すべく燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである
又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大す
べきであると判断する。
て、予め定められた温度は排気ガスの温度の低下速度が
速いほど高くされる。１１番目の発明では８番目の発明
において、検出手段が触媒上流の機関排気通路内に配置
された温度センサからなり、代表温度が触媒に流入する
排気ガスの温度であり、判断手段は排気ガスの温度が予
め定められた温度まで低下したときに触媒を活性化状態
に維持すべく燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである
又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大す
べきであると判断する。
【００１７】１２番目の発明では１１番目の発明におい
て、予め定められた温度が一定温度である。１３番目の
発明では１番目の発明において、第２の燃焼が行われて
いるときに燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである又
は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべ
きであると判断されたときには一時的に第１の燃焼に切
換えられる。
て、予め定められた温度が一定温度である。１３番目の
発明では１番目の発明において、第２の燃焼が行われて
いるときに燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである又
は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべ
きであると判断されたときには一時的に第１の燃焼に切
換えられる。
【００１８】１４番目の発明では１番目の発明におい
て、第１の燃焼から第２の燃焼に切換えられるときに空
燃比を一時的にリッチした後に第２の燃焼に切換えられ
る。１５番目の発明では１番目の発明において、機関の
運転領域を第１の燃焼が行われる低負荷側の第１の運転
領域と、第２の燃焼が行われる高負荷側の第２の運転領
域と、第１の運転領域と第２の運転領域との間にあって
第１の燃焼と第２の燃焼が選択的に行われる境界領域と
に分割され、境界領域では通常第２の燃焼が行われ、境
界領域において第２の燃焼が行われているときに燃焼室
内の既燃ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出
される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断さ
れたときに第１の燃焼に切換えられる。
て、第１の燃焼から第２の燃焼に切換えられるときに空
燃比を一時的にリッチした後に第２の燃焼に切換えられ
る。１５番目の発明では１番目の発明において、機関の
運転領域を第１の燃焼が行われる低負荷側の第１の運転
領域と、第２の燃焼が行われる高負荷側の第２の運転領
域と、第１の運転領域と第２の運転領域との間にあって
第１の燃焼と第２の燃焼が選択的に行われる境界領域と
に分割され、境界領域では通常第２の燃焼が行われ、境
界領域において第２の燃焼が行われているときに燃焼室
内の既燃ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出
される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断さ
れたときに第１の燃焼に切換えられる。
【００１９】１６番目の発明では１番目の発明におい
て、判断手段は燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきか否
か又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大
すべきか否かおよび燃焼室内の既燃ガス温を下降すべき
か否か又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を
減少すべきか否かを判断し、第２の燃焼が行われている
ときに燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである又は燃
焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきで
あると判断されたときには第１の燃焼に切換え、第１の
燃焼が行われているときに燃焼室内の既燃ガス温を下降
すべきである又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯ
の量を減少すべきであると判断されたときには第２の燃
焼に切換える。
て、判断手段は燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきか否
か又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大
すべきか否かおよび燃焼室内の既燃ガス温を下降すべき
か否か又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を
減少すべきか否かを判断し、第２の燃焼が行われている
ときに燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである又は燃
焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきで
あると判断されたときには第１の燃焼に切換え、第１の
燃焼が行われているときに燃焼室内の既燃ガス温を下降
すべきである又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯ
の量を減少すべきであると判断されたときには第２の燃
焼に切換える。
【００２０】１７番目の発明では１６番目の発明におい
て、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置し、
触媒の温度を代表する代表温度を検出する検出手段を具
備し、第２の燃焼が行われているときに代表温度が予め
定められた許容下限温度まで低下したときには燃焼室内
の既燃ガス温を上昇させるべく又は燃焼室から排出され
る未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させるべく第１の燃焼に切
換えられ、第１の燃焼が行われているときに代表温度が
予め定められた許容上限温度まで上昇したときには燃焼
室内の既燃ガス温を下降させるべく又は燃焼室から排出
される未燃ＨＣ，ＣＯの量を減少させるべく第２の燃焼
に切換えられる。
て、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置し、
触媒の温度を代表する代表温度を検出する検出手段を具
備し、第２の燃焼が行われているときに代表温度が予め
定められた許容下限温度まで低下したときには燃焼室内
の既燃ガス温を上昇させるべく又は燃焼室から排出され
る未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させるべく第１の燃焼に切
換えられ、第１の燃焼が行われているときに代表温度が
予め定められた許容上限温度まで上昇したときには燃焼
室内の既燃ガス温を下降させるべく又は燃焼室から排出
される未燃ＨＣ，ＣＯの量を減少させるべく第２の燃焼
に切換えられる。
【００２１】１８番目の発明では１７番目の発明におい
て、許容下限温度は触媒を活性化状態に維持するのに必
要な温度であり、許容上限温度は触媒の劣化を抑制する
のに必要な温度である。１９番目の発明では１番目の発
明において、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を
配置し、触媒へのＳＯx 吸着量を代表する累積値を算出
する算出手段を具備し、累積値が予め定められた値を越
えかつ触媒温度が触媒に吸着されているＳＯx を脱離す
る温度を越えたときには空燃比がリッチである第１の燃
焼を行う。
て、許容下限温度は触媒を活性化状態に維持するのに必
要な温度であり、許容上限温度は触媒の劣化を抑制する
のに必要な温度である。１９番目の発明では１番目の発
明において、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を
配置し、触媒へのＳＯx 吸着量を代表する累積値を算出
する算出手段を具備し、累積値が予め定められた値を越
えかつ触媒温度が触媒に吸着されているＳＯx を脱離す
る温度を越えたときには空燃比がリッチである第１の燃
焼を行う。
【００２２】２０番目の発明では１９番目の発明におい
て、累積値が運転時間、走行距離又は供給燃料量のいず
れかの累積値である。
て、累積値が運転時間、走行距離又は供給燃料量のいず
れかの累積値である。
【００２３】
【発明の実施の形態】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場合を示している。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を介してエア
クリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内には電気
モータ１５により駆動されるスロットル弁１６が配置さ
れる。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１７およ
び排気管１８を介して酸化機能を有する触媒１９を内蔵
した触媒コンバータ２０に連結され、排気マニホルド１
７内には空燃比センサ２１が配置される。
着火式内燃機関に適用した場合を示している。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を介してエア
クリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内には電気
モータ１５により駆動されるスロットル弁１６が配置さ
れる。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１７およ
び排気管１８を介して酸化機能を有する触媒１９を内蔵
した触媒コンバータ２０に連結され、排気マニホルド１
７内には空燃比センサ２１が配置される。
【００２４】排気マニホルド１７とサージタンク１２と
はＥＧＲ通路２２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路
２２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２３が配置される。
また、ＥＧＲ通路２２周りにはＥＧＲ通路２２内を流れ
るＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２４が配置され
る。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２
４内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却
される。
はＥＧＲ通路２２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路
２２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２３が配置される。
また、ＥＧＲ通路２２周りにはＥＧＲ通路２２内を流れ
るＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２４が配置され
る。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２
４内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却
される。
【００２５】一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管２５を
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結
される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレ
ール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介し
て燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコ
モンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基
づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結
される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレ
ール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介し
て燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコ
モンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基
づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。
【００２６】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備
する。空燃比センサ２１の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力され、燃料圧セン
サ２８の出力信号も対応するＡＤ変換器３７を介して入
力ポート３５に入力される。機関本体１には機関冷却水
温を検出するための温度センサ２９が取付けられ、この
温度センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を
介して入力ポート３５に入力される。また、少なくとも
一つの吸気枝管１１内には吸入空気とＥＧＲガスとの混
合ガス温を検出するための温度センサ４４が取付けら
れ、この温度センサ４４の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、触
媒１９上流の排気通路内には触媒１９に流入する排気ガ
スの温度を検出するための温度センサ４５が配置され、
触媒１９下流の排気通路内には触媒１９から流出した排
気ガスの温度を検出するための温度センサ４６が配置さ
れる。これら温度センサ４５，４６の出力信号は対応す
るＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され
る。
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備
する。空燃比センサ２１の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力され、燃料圧セン
サ２８の出力信号も対応するＡＤ変換器３７を介して入
力ポート３５に入力される。機関本体１には機関冷却水
温を検出するための温度センサ２９が取付けられ、この
温度センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を
介して入力ポート３５に入力される。また、少なくとも
一つの吸気枝管１１内には吸入空気とＥＧＲガスとの混
合ガス温を検出するための温度センサ４４が取付けら
れ、この温度センサ４４の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、触
媒１９上流の排気通路内には触媒１９に流入する排気ガ
スの温度を検出するための温度センサ４５が配置され、
触媒１９下流の排気通路内には触媒１９から流出した排
気ガスの温度を検出するための温度センサ４６が配置さ
れる。これら温度センサ４５，４６の出力信号は対応す
るＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され
る。
【００２７】アクセルペダル４０にはアクセルペダル４
０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４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応す
るＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され
る。また、入力ポート３５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４２が接続される。更に入力ポート３５には車速
を表わす車速センサ４３の出力パルスが入力される。一
方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃
料噴射弁６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御弁２３および
燃料ポンプ２７に接続される。
０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４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応す
るＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され
る。また、入力ポート３５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４２が接続される。更に入力ポート３５には車速
を表わす車速センサ４３の出力パルスが入力される。一
方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃
料噴射弁６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御弁２３および
燃料ポンプ２７に接続される。
【００２８】図２は機関低負荷運転時においてスロット
ル弁１６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Ｅ
ＧＲ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。
ル弁１６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Ｅ
ＧＲ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。
【００２９】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。
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。
【００３０】図３（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが１８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１３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。
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１３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。
【００３１】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。
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。
【００３２】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。
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。
【００３３】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。
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。
【００３４】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や圧縮比等の種
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。
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や圧縮比等の種
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。
【００３５】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化触媒
等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
化触媒等を用いた後処理でもって容易に浄化することが
できる。このように酸化触媒等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。本発明において用
い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
を酸化触媒等により酸化せしめることを核としている。
等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
化触媒等を用いた後処理でもって容易に浄化することが
できる。このように酸化触媒等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。本発明において用
い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
を酸化触媒等により酸化せしめることを核としている。
【００３６】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。
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。
【００３７】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。
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。
【００３８】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。
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。
【００３９】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
は強力となり、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。
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
は強力となり、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。
【００４０】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。
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。
【００４１】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。一方、図５の曲線Ｂで示さ
れるようにＥＧＲ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。
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。一方、図５の曲線Ｂで示さ
れるようにＥＧＲ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。
【００４２】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。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。
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。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。
【００４３】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お
り、Ｚ１は低負荷運転領域を示している。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に示す実施例では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。
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お
り、Ｚ１は低負荷運転領域を示している。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に示す実施例では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。
【００４４】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。
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。
【００４５】一方、図６の負荷領域Ｚ２では煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘが吸入しうる全吸入
ガス量Ｙを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘを燃焼室５内に供給
するにはＥＧＲガスおよび吸入空気の双方、或いはＥＧ
Ｒガスを過給又は加圧する必要がある。ＥＧＲガス等を
過給又は加圧しない場合には負荷領域Ｚ２では全吸入空
気量Ｘは吸入しうる全吸入空気量Ｙに一致する。従って
この場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干減
少させてＥＧＲガス量を増大すると共に空燃比がリッチ
のもとで燃料を燃焼せしめることになる。
阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘが吸入しうる全吸入
ガス量Ｙを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘを燃焼室５内に供給
するにはＥＧＲガスおよび吸入空気の双方、或いはＥＧ
Ｒガスを過給又は加圧する必要がある。ＥＧＲガス等を
過給又は加圧しない場合には負荷領域Ｚ２では全吸入空
気量Ｘは吸入しうる全吸入空気量Ｙに一致する。従って
この場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干減
少させてＥＧＲガス量を増大すると共に空燃比がリッチ
のもとで燃料を燃焼せしめることになる。
【００４６】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図６に示される低
負荷運転領域Ｚ１において空気量を図６に示される空気
量よりも少なくても、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、また図６に示される低負荷
領域Ｚ１において空気量を図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１０
p.p.m 前後又はそれ以下にすることができる。
もとで燃焼させる場合を示しているが図６に示される低
負荷運転領域Ｚ１において空気量を図６に示される空気
量よりも少なくても、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、また図６に示される低負荷
領域Ｚ１において空気量を図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１０
p.p.m 前後又はそれ以下にすることができる。
【００４７】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。
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。
【００４８】このように、機関低負荷運転領域Ｚ１では
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。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少ない比較的機関負
荷が低いときに限られる。従って本発明では機関負荷が
比較的低いとき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、機関負
荷が比較的高いときには第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
ない燃焼のことを云い、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ない燃焼の
ことを云う。
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。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少ない比較的機関負
荷が低いときに限られる。従って本発明では機関負荷が
比較的低いとき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、機関負
荷が比較的高いときには第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
ない燃焼のことを云い、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ない燃焼の
ことを云う。
【００４９】図７（Ａ）の実線は第１の燃焼が行われた
ときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関
係を示しており、図７（Ａ）の鎖線は第２の燃焼が行わ
れたときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角と
の関係を示している。また、図７（Ｂ）の実線は第１の
燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス温Ｔｆ
とクランク角との関係を示しており、図７（Ｂ）の破線
は第２の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガ
ス温Ｔｆとクランク角との関係を示している。
ときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関
係を示しており、図７（Ａ）の鎖線は第２の燃焼が行わ
れたときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角と
の関係を示している。また、図７（Ｂ）の実線は第１の
燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス温Ｔｆ
とクランク角との関係を示しており、図７（Ｂ）の破線
は第２の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガ
ス温Ｔｆとクランク角との関係を示している。
【００５０】第１の燃焼、即ち低温燃焼が行われている
ときには第２の燃焼、即ち従来の普通の燃焼が行われて
いるときに比べてＥＧＲガス量が多く、従って図７
（Ａ）に示されるように圧縮上死点前は、即ち圧縮行程
中は実線で示す第１の燃焼時における平均ガス温Ｔｇの
ほうが破線で示す第２の燃焼時における平均ガス温Ｔｇ
よりも高くなっている。なお、このとき図７（Ｂ）に示
されるように燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは平均ガ
ス温Ｔｇとほぼ同じ温度になっている。
ときには第２の燃焼、即ち従来の普通の燃焼が行われて
いるときに比べてＥＧＲガス量が多く、従って図７
（Ａ）に示されるように圧縮上死点前は、即ち圧縮行程
中は実線で示す第１の燃焼時における平均ガス温Ｔｇの
ほうが破線で示す第２の燃焼時における平均ガス温Ｔｇ
よりも高くなっている。なお、このとき図７（Ｂ）に示
されるように燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは平均ガ
ス温Ｔｇとほぼ同じ温度になっている。
【００５１】次いで圧縮上死点付近において燃焼が開始
されるがこの場合、第１の燃焼が行われているときには
図７（Ｂ）の実線で示されるように燃料およびその周囲
のガス温Ｔｆはさほど高くならない。これに対して第２
の燃焼が行われている場合には図７（Ｂ）の破線で示さ
れるように燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは極めて高
くなる。このように第２の燃焼が行われた場合には燃料
およびその周囲のガス温Ｔｆは第１の燃焼が行われてい
る場合に比べてかなり高くなるが大部分を占めるそれ以
外のガスの温度は第１の燃焼が行われている場合に比べ
て第２の燃焼が行われている場合の方が低くなってお
り、従って図７（Ａ）に示されるように圧縮上死点付近
における燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇは第１の燃焼が行
われている場合の方が第２の燃焼が行われている場合に
比べて高くなる。その結果、図７（Ａ）に示されるよう
に燃焼が完了した後の、即ち膨張行程の後半における燃
焼室５内の平均ガス温Ｔｇは、云い換えると燃焼室５内
の既燃ガス温は第１の燃焼が行われた場合の方が第２の
燃焼が行われた場合に比べて高くなる。
されるがこの場合、第１の燃焼が行われているときには
図７（Ｂ）の実線で示されるように燃料およびその周囲
のガス温Ｔｆはさほど高くならない。これに対して第２
の燃焼が行われている場合には図７（Ｂ）の破線で示さ
れるように燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは極めて高
くなる。このように第２の燃焼が行われた場合には燃料
およびその周囲のガス温Ｔｆは第１の燃焼が行われてい
る場合に比べてかなり高くなるが大部分を占めるそれ以
外のガスの温度は第１の燃焼が行われている場合に比べ
て第２の燃焼が行われている場合の方が低くなってお
り、従って図７（Ａ）に示されるように圧縮上死点付近
における燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇは第１の燃焼が行
われている場合の方が第２の燃焼が行われている場合に
比べて高くなる。その結果、図７（Ａ）に示されるよう
に燃焼が完了した後の、即ち膨張行程の後半における燃
焼室５内の平均ガス温Ｔｇは、云い換えると燃焼室５内
の既燃ガス温は第１の燃焼が行われた場合の方が第２の
燃焼が行われた場合に比べて高くなる。
【００５２】このように第１の燃焼、即ち低温燃焼が行
われた場合には第２の燃焼が行われた場合に比べて燃焼
時における燃料およびその周囲のガス温Ｔｆはかなり低
くなるが燃焼室５内の既燃ガスは第２の燃焼が行われた
場合に比べて逆に高くなり、従って燃焼室５から排出さ
れる排気ガスの温度も第２の燃焼が行われている場合に
比べて高くなる。
われた場合には第２の燃焼が行われた場合に比べて燃焼
時における燃料およびその周囲のガス温Ｔｆはかなり低
くなるが燃焼室５内の既燃ガスは第２の燃焼が行われた
場合に比べて逆に高くなり、従って燃焼室５から排出さ
れる排気ガスの温度も第２の燃焼が行われている場合に
比べて高くなる。
【００５３】図８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の燃焼領域IIと、第１の運
転領域Ｉと第２の運転領域IIとの間にあって第１の燃焼
と第２の燃焼が選択的に行われる境界領域Ｚとを示して
いる。なお、図８において縦軸Ｌはアクセルペダル４０
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８においてＸ１（Ｎ）は
第１の運転領域Ｉと境界領域Ｚとの第１の境界を示して
おり、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと境界領域Ｚとの第
２の境界を示している。第１の運転領域Ｉから境界領域
Ｚへの運転領域の変化判断は第１の境界Ｘ１（Ｎ）に基
づいて行われ、境界領域Ｚ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。また、Ｘ２（Ｎ）は境界領域Ｚと第２の運転領域
IIとの第３の境界を示している。
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の燃焼領域IIと、第１の運
転領域Ｉと第２の運転領域IIとの間にあって第１の燃焼
と第２の燃焼が選択的に行われる境界領域Ｚとを示して
いる。なお、図８において縦軸Ｌはアクセルペダル４０
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８においてＸ１（Ｎ）は
第１の運転領域Ｉと境界領域Ｚとの第１の境界を示して
おり、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと境界領域Ｚとの第
２の境界を示している。第１の運転領域Ｉから境界領域
Ｚへの運転領域の変化判断は第１の境界Ｘ１（Ｎ）に基
づいて行われ、境界領域Ｚ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。また、Ｘ２（Ｎ）は境界領域Ｚと第２の運転領域
IIとの第３の境界を示している。
【００５４】前述したように境界領域Ｚでは第１の燃焼
と第２の燃焼とが選択的に行われるが通常は第２の燃焼
が行われる。従って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Ｘ１（Ｎ）を越える
と通常は第２の燃焼が行われ、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
ると再び低温燃焼が行われる。
と第２の燃焼とが選択的に行われるが通常は第２の燃焼
が行われる。従って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Ｘ１（Ｎ）を越える
と通常は第２の燃焼が行われ、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
ると再び低温燃焼が行われる。
【００５５】なお、本発明による実施例では第２の境界
Ｙ（Ｎ）は第１の境界Ｘ１（Ｎ）に対してΔＬ（Ｎ）だ
け低負荷側とされる。図８および図９に示されるように
ΔＬ（Ｎ）は機関回転数Ｎの関数であり、ΔＬ（Ｎ）は
機関回転数Ｎが高くなるほど小さくなる。ところで機関
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１９により酸化
せしめられる。
Ｙ（Ｎ）は第１の境界Ｘ１（Ｎ）に対してΔＬ（Ｎ）だ
け低負荷側とされる。図８および図９に示されるように
ΔＬ（Ｎ）は機関回転数Ｎの関数であり、ΔＬ（Ｎ）は
機関回転数Ｎが高くなるほど小さくなる。ところで機関
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１９により酸化
せしめられる。
【００５６】触媒１９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。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Ｎａ、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。
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。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Ｎａ、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。
【００５７】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１９として用いるこ
とができる。図１０は空燃比センサ２１の出力を示して
いる。図１０に示されるように空燃比センサ２１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２１の出力電流Ｉから空燃比を知ることができ
る。
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１９として用いるこ
とができる。図１０は空燃比センサ２１の出力を示して
いる。図１０に示されるように空燃比センサ２１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２１の出力電流Ｉから空燃比を知ることができ
る。
【００５８】前述したように境界領域Ｚでは通常第２の
燃焼が行われ、このような場合の各運転領域における運
転制御について図１１を参照しつつ概略的に説明する。
図１１は要求負荷Ｌに対するスロットル弁１６の開度、
ＥＧＲ制御弁２３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１１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１６
の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉近くから半
開程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ制御弁２３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１１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１５から１８のリーン空燃
比とされている。
燃焼が行われ、このような場合の各運転領域における運
転制御について図１１を参照しつつ概略的に説明する。
図１１は要求負荷Ｌに対するスロットル弁１６の開度、
ＥＧＲ制御弁２３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１１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１６
の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉近くから半
開程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ制御弁２３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１１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１５から１８のリーン空燃
比とされている。
【００５９】云い換えると第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１５から１８
のリーン空燃比となるようにスロットル弁１６の開度お
よびＥＧＲ制御弁２３の開度が制御される。なお、この
とき空燃比は空燃比センサ２１の出力信号に基づいてＥ
ＧＲ制御弁２３の開度を補正することによって目標リー
ン空燃比に制御される。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。
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比が１５から１８
のリーン空燃比となるようにスロットル弁１６の開度お
よびＥＧＲ制御弁２３の開度が制御される。なお、この
とき空燃比は空燃比センサ２１の出力信号に基づいてＥ
ＧＲ制御弁２３の開度を補正することによって目標リー
ン空燃比に制御される。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。
【００６０】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁１６は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
２３も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１
６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、アイドリン
グ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１６が全閉近くまで閉弁せしめられる。
弁１６は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
２３も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１
６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、アイドリン
グ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１６が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００６１】機関の運転状態が第１の運転領域Ｉである
ときには煤およびＮＯx はほとんど発生せず、排気ガス
中に含まれている煤の前駆体又はその前の状態の炭化水
素は触媒１９により酸化せしめられる。一方、機関の運
転領域が第１の運転領域Ｉから境界領域Ｚ又は第２の運
転領域IIに変わるとスロットル弁１６の開度が半開状態
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１１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
境界領域Ｚ又は第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。
ときには煤およびＮＯx はほとんど発生せず、排気ガス
中に含まれている煤の前駆体又はその前の状態の炭化水
素は触媒１９により酸化せしめられる。一方、機関の運
転領域が第１の運転領域Ｉから境界領域Ｚ又は第２の運
転領域IIに変わるとスロットル弁１６の開度が半開状態
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１１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
境界領域Ｚ又は第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。
【００６２】境界領域Ｚ又は第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。この燃焼方法では煤
およびＮＯx が若干発生するが低温燃焼に比べて熱効率
は高く、従って機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから
境界領域Ｚ又は第２の運転領域IIに変わると図１１に示
されるように噴射量がステップ状に低減せしめられる。
から行われている燃焼が行われる。この燃焼方法では煤
およびＮＯx が若干発生するが低温燃焼に比べて熱効率
は高く、従って機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから
境界領域Ｚ又は第２の運転領域IIに変わると図１１に示
されるように噴射量がステップ状に低減せしめられる。
【００６３】境界領域Ｚ又は第２の運転領域IIではスロ
ットル弁１６は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧ
Ｒ制御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小
さくされる。これらの運転領域Ｚ又は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が高くなるほど大きくなる。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、これ
らの運転領域Ｚ又はIIでは噴射開始時期θＳは圧縮上死
点ＴＤＣ付近とされる。
ットル弁１６は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧ
Ｒ制御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小
さくされる。これらの運転領域Ｚ又は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が高くなるほど大きくなる。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、これ
らの運転領域Ｚ又はIIでは噴射開始時期θＳは圧縮上死
点ＴＤＣ付近とされる。
【００６４】ところで低温燃焼しうる第１の運転領域Ｉ
の範囲および低温燃焼しうる境界領域Ｚの範囲は圧縮始
めにおける燃焼室５内のガス温およびシリンダ内壁面温
度に応じて変化する。即ち、要求負荷が高くなって燃焼
による発熱量が増大すると、燃焼時における燃料および
その周囲のガス温が高くなり、斯くして低温燃焼を行う
ことができなくなる。一方、圧縮始めの燃焼室５内のガ
ス温ＴＧが低くなると燃焼が開始される直前の燃焼室５
内のガス温が低くなるので燃焼時における燃料およびそ
の周囲のガス温が低くなる。従って圧縮始めの燃焼室５
内のガス温ＴＧが低くなれば燃焼による発熱量が増大し
ても、即ち要求負荷が高くなっても燃焼時における燃料
およびその周囲のガス温は高くならず、斯くして低温燃
焼が行われることになる。云い換えると圧縮始めの燃焼
室５内のガス温ＴＧが低くなればなるほど低温燃焼しう
る第１の運転領域Ｉが高負荷側に拡大し、低温燃焼しう
る境界領域Ｚが高負荷側に拡大することになる。
の範囲および低温燃焼しうる境界領域Ｚの範囲は圧縮始
めにおける燃焼室５内のガス温およびシリンダ内壁面温
度に応じて変化する。即ち、要求負荷が高くなって燃焼
による発熱量が増大すると、燃焼時における燃料および
その周囲のガス温が高くなり、斯くして低温燃焼を行う
ことができなくなる。一方、圧縮始めの燃焼室５内のガ
ス温ＴＧが低くなると燃焼が開始される直前の燃焼室５
内のガス温が低くなるので燃焼時における燃料およびそ
の周囲のガス温が低くなる。従って圧縮始めの燃焼室５
内のガス温ＴＧが低くなれば燃焼による発熱量が増大し
ても、即ち要求負荷が高くなっても燃焼時における燃料
およびその周囲のガス温は高くならず、斯くして低温燃
焼が行われることになる。云い換えると圧縮始めの燃焼
室５内のガス温ＴＧが低くなればなるほど低温燃焼しう
る第１の運転領域Ｉが高負荷側に拡大し、低温燃焼しう
る境界領域Ｚが高負荷側に拡大することになる。
【００６５】また、シリンダ内壁面温度ＴＷと圧縮始め
の燃焼室５内のガス温ＴＧとの温度差（ＴＷ−ＴＧ）が
小さいほど圧縮行程中にシリンダ内壁面を介して逃げる
熱量が増大する。従ってこの温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小
さくなるほど圧縮行程中における燃焼室５内のガスの温
度上昇量が少なくなり、斯くして燃焼時における燃料お
よびその周囲のガス温が低くなる。従って温度差（ＴＷ
−ＴＧ）が小さいほど低温燃焼しうる第１の運転領域Ｉ
が高負荷側に拡大し、低温燃焼しうる境界領域Ｚが高負
荷側に拡大することになる。
の燃焼室５内のガス温ＴＧとの温度差（ＴＷ−ＴＧ）が
小さいほど圧縮行程中にシリンダ内壁面を介して逃げる
熱量が増大する。従ってこの温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小
さくなるほど圧縮行程中における燃焼室５内のガスの温
度上昇量が少なくなり、斯くして燃焼時における燃料お
よびその周囲のガス温が低くなる。従って温度差（ＴＷ
−ＴＧ）が小さいほど低温燃焼しうる第１の運転領域Ｉ
が高負荷側に拡大し、低温燃焼しうる境界領域Ｚが高負
荷側に拡大することになる。
【００６６】本発明による実施例では圧縮始めにおける
燃焼室５内のガス温ＴＧが低くなると図１２に示される
ように第１の境界がＸ１ｏ（Ｎ）からＸ１（Ｎ）に移動
せしめられ、温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小さくなると図１
２に示されるように第１の境界がＸ１ｏ（Ｎ）からＸ１
（Ｎ）に移動せしめられる。なお、ここでＸ１ｏ（Ｎ）
は基準となる第１の境界を示している。基準となる第１
の境界Ｘ１ｏ（Ｎ）は機関回転数Ｎの関数であり、Ｘ１
（Ｎ）はこのＸ１ｏ（Ｎ）を用いて次式に基づいて算出
される。
燃焼室５内のガス温ＴＧが低くなると図１２に示される
ように第１の境界がＸ１ｏ（Ｎ）からＸ１（Ｎ）に移動
せしめられ、温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小さくなると図１
２に示されるように第１の境界がＸ１ｏ（Ｎ）からＸ１
（Ｎ）に移動せしめられる。なお、ここでＸ１ｏ（Ｎ）
は基準となる第１の境界を示している。基準となる第１
の境界Ｘ１ｏ（Ｎ）は機関回転数Ｎの関数であり、Ｘ１
（Ｎ）はこのＸ１ｏ（Ｎ）を用いて次式に基づいて算出
される。
【００６７】 Ｘ１（Ｎ）＝Ｘ１ｏ（Ｎ）＋Ｋ（Ｔ）・Ｋ（Ｎ） Ｋ（Ｔ）＝Ｋ（Ｔ）1 ＋Ｋ（Ｔ）2 更に、本発明による実施例では圧縮始めにおける燃焼室
５内のガス温ＴＧが低くなると図１２に示されるように
第３の境界がＸ２ｏ（Ｎ）からＸ２（Ｎ）に移動せしめ
られ、温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小さくなると図１２に示
されるように第３の境界がＸ２ｏ（Ｎ）からＸ２（Ｎ）
に移動せしめられる。なお、ここでＸ２ｏ（Ｎ）は基準
となる第３の境界を示している。基準となる第３の境界
Ｘ２ｏ（Ｎ）は機関回転数Ｎの関数であり、Ｘ２（Ｎ）
はこのＸ２ｏ（Ｎ）を用いて次式に基づいて算出され
る。
５内のガス温ＴＧが低くなると図１２に示されるように
第３の境界がＸ２ｏ（Ｎ）からＸ２（Ｎ）に移動せしめ
られ、温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小さくなると図１２に示
されるように第３の境界がＸ２ｏ（Ｎ）からＸ２（Ｎ）
に移動せしめられる。なお、ここでＸ２ｏ（Ｎ）は基準
となる第３の境界を示している。基準となる第３の境界
Ｘ２ｏ（Ｎ）は機関回転数Ｎの関数であり、Ｘ２（Ｎ）
はこのＸ２ｏ（Ｎ）を用いて次式に基づいて算出され
る。
【００６８】 Ｘ２（Ｎ）＝Ｘ２ｏ（Ｎ）＋Ｋ（Ｔ）・Ｋ（Ｎ） Ｋ（Ｔ）＝Ｋ（Ｔ）1 ＋Ｋ（Ｔ）2 ここでＫ（Ｔ）1 は図１３（Ａ）に示されるように圧縮
始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧの関数であり、こ
のＫ（Ｔ）1 の値は圧縮始めにおける燃焼室５内のガス
温ＴＧが低くなるほど大きくなる。また、Ｋ（Ｔ）2 は
図１３（Ｂ）に示されるように温度差（ＴＷ−ＴＧ）の
関数であり、このＫ（Ｔ）2 の値は温度差（ＴＷ−Ｔ
Ｇ）が小さくなるほど大きくなる。なお、図１３（Ａ）
および図１３（Ｂ）においてＴ1 は基準温度、Ｔ2 は基
準温度差であり、ＴＧ＝Ｔ1 でかつ（ＴＷ−ＴＧ）＝Ｔ
2 のときに第１の境界が図１２のＸ１ｏ（Ｎ）となり、
第３の境界が図１２のＸ２ｏ（Ｎ）となる。
始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧの関数であり、こ
のＫ（Ｔ）1 の値は圧縮始めにおける燃焼室５内のガス
温ＴＧが低くなるほど大きくなる。また、Ｋ（Ｔ）2 は
図１３（Ｂ）に示されるように温度差（ＴＷ−ＴＧ）の
関数であり、このＫ（Ｔ）2 の値は温度差（ＴＷ−Ｔ
Ｇ）が小さくなるほど大きくなる。なお、図１３（Ａ）
および図１３（Ｂ）においてＴ1 は基準温度、Ｔ2 は基
準温度差であり、ＴＧ＝Ｔ1 でかつ（ＴＷ−ＴＧ）＝Ｔ
2 のときに第１の境界が図１２のＸ１ｏ（Ｎ）となり、
第３の境界が図１２のＸ２ｏ（Ｎ）となる。
【００６９】一方、Ｋ（Ｎ）は図１３（Ｃ）に示される
ように機関回転数Ｎの関数であり、Ｋ（Ｎ）の値は機関
回転数Ｎが高くなるほど小さくなる。即ち、圧縮始めに
おける燃焼室５内のガス温ＴＧが基準温度Ｔ1 よりも低
くなると圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧが低
くなるほど第１の境界Ｘ１（Ｎ）はＸ１ｏ（Ｎ）に対し
て高負荷側に移動し、温度差（ＴＷ−ＴＧ）が基準温度
差Ｔ2 よりも低くなると温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小さく
なるほど第１の境界Ｘ（Ｎ）はＸｏ（Ｎ）に対して高負
荷側に移動する。また、Ｘ１ｏ（Ｎ）に対するＸ１
（Ｎ）の移動量は機関回転数Ｎが高くなるほど少なくな
る。また、圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧが
基準温度Ｔ1 よりも低くなると圧縮始めにおける燃焼室
５内のガス温ＴＧが低くなるほど第３の境界Ｘ２（Ｎ）
はＸ２ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移動し、温度差（Ｔ
Ｗ−ＴＧ）が基準温度差Ｔ2 よりも低くなると温度差
（ＴＷ−ＴＧ）が小さくなるほど第３の境界Ｘ２（Ｎ）
はＸ２ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移動する。また、Ｘ
２ｏ（Ｎ）に対するＸ２（Ｎ）の移動量は機関回転数Ｎ
が高くなるほど少なくなる。
ように機関回転数Ｎの関数であり、Ｋ（Ｎ）の値は機関
回転数Ｎが高くなるほど小さくなる。即ち、圧縮始めに
おける燃焼室５内のガス温ＴＧが基準温度Ｔ1 よりも低
くなると圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧが低
くなるほど第１の境界Ｘ１（Ｎ）はＸ１ｏ（Ｎ）に対し
て高負荷側に移動し、温度差（ＴＷ−ＴＧ）が基準温度
差Ｔ2 よりも低くなると温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小さく
なるほど第１の境界Ｘ（Ｎ）はＸｏ（Ｎ）に対して高負
荷側に移動する。また、Ｘ１ｏ（Ｎ）に対するＸ１
（Ｎ）の移動量は機関回転数Ｎが高くなるほど少なくな
る。また、圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧが
基準温度Ｔ1 よりも低くなると圧縮始めにおける燃焼室
５内のガス温ＴＧが低くなるほど第３の境界Ｘ２（Ｎ）
はＸ２ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移動し、温度差（Ｔ
Ｗ−ＴＧ）が基準温度差Ｔ2 よりも低くなると温度差
（ＴＷ−ＴＧ）が小さくなるほど第３の境界Ｘ２（Ｎ）
はＸ２ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移動する。また、Ｘ
２ｏ（Ｎ）に対するＸ２（Ｎ）の移動量は機関回転数Ｎ
が高くなるほど少なくなる。
【００７０】図１４（Ａ）は第１の境界が基準となる第
１の境界Ｘ１ｏ（Ｎ）であり、第３の境界が基準となる
第３の境界Ｘ２ｏ（Ｎ）であるときの第１の運転領域Ｉ
における空燃比Ａ／Ｆ、および低温燃焼が行われる場合
の境界領域Ｚにおける空燃比Ａ／Ｆを示している。図１
４（Ａ）において、Ａ／Ｆ＝１３，Ａ／Ｆ＝１４，Ａ／
Ｆ＝１５，Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝
１７，Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々空燃比が１
３，１４，１５，１５．５，１６，１７，１８であると
きを示しており、各曲線間の空燃比は補間、即ち比例配
分により定められる。
１の境界Ｘ１ｏ（Ｎ）であり、第３の境界が基準となる
第３の境界Ｘ２ｏ（Ｎ）であるときの第１の運転領域Ｉ
における空燃比Ａ／Ｆ、および低温燃焼が行われる場合
の境界領域Ｚにおける空燃比Ａ／Ｆを示している。図１
４（Ａ）において、Ａ／Ｆ＝１３，Ａ／Ｆ＝１４，Ａ／
Ｆ＝１５，Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝
１７，Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々空燃比が１
３，１４，１５，１５．５，１６，１７，１８であると
きを示しており、各曲線間の空燃比は補間、即ち比例配
分により定められる。
【００７１】図１４（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が低くなるほど空燃比Ａ／Ｆが
リーンとされる。即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼
による発熱量が少なくなり、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１４（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くな
るにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。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例では
要求負荷Ｌが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくさ
れる。
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が低くなるほど空燃比Ａ／Ｆが
リーンとされる。即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼
による発熱量が少なくなり、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１４（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くな
るにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。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例では
要求負荷Ｌが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくさ
れる。
【００７２】一方、低温燃焼が行われる場合の境界領域
Ｚにおける空燃比Ａ／Ｆは要求負荷Ｌが高くなるにつれ
て小さくなり、要求負荷Ｌが低い側ではリーンとなって
いるが要求負荷Ｌが高い側ではリッチになる。即ち、要
求負荷Ｌが高くなるほど燃焼による発熱量が多くなり、
従って要求負荷Ｌが高くなるほどＥＧＲ率を高くしない
と低温燃焼を行うことができない。ＥＧＲ率を高くする
と空燃比は小さくなり、従って図１４（Ａ）に示される
ように要求負荷Ｌが高くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが小
さくされる。
Ｚにおける空燃比Ａ／Ｆは要求負荷Ｌが高くなるにつれ
て小さくなり、要求負荷Ｌが低い側ではリーンとなって
いるが要求負荷Ｌが高い側ではリッチになる。即ち、要
求負荷Ｌが高くなるほど燃焼による発熱量が多くなり、
従って要求負荷Ｌが高くなるほどＥＧＲ率を高くしない
と低温燃焼を行うことができない。ＥＧＲ率を高くする
と空燃比は小さくなり、従って図１４（Ａ）に示される
ように要求負荷Ｌが高くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが小
さくされる。
【００７３】ところで空燃比Ａ／Ｆがリッチになると燃
料消費率が悪化する。従って境界領域Ｚでは通常は第２
の燃焼が行われ、必要に応じて第１の燃焼が行われる。
図１４（Ｂ）は第１の境界が図１２に示されるＸ１
（Ｎ）であり、第３の境界が図１２に示されるＸ２
（Ｎ）であるときの第１の運転領域Ｉおよび境界領域Ｚ
における空燃比Ａ／Ｆを示している。図１４（Ａ）およ
び（Ｂ）を比較するとわかるように第１の境界Ｘ１
（Ｎ）がＸ１ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移動し、第３
の境界Ｘ２（Ｎ）がＸ２ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移
動するとそれに追従して各空燃比を示すＡ／Ｆ＝１３，
Ａ／Ｆ＝１４，Ａ／Ｆ＝１５，Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／
Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，Ａ／Ｆ＝１８の曲線も高負荷
側に移動する。従って各境界Ｘ１（Ｎ），Ｘ２（Ｎ）が
Ｘ１ｏ（Ｎ），Ｘ２ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移動す
ると同一要求負荷Ｌおよび同一機関回転数Ｎにおける空
燃比Ａ／Ｆが大きくなることがわかる。即ち、第１の運
転領域Ｉおよび境界領域Ｚが高負荷側に拡大せしめられ
ると煤およびＮＯx のほとんど発生しない運転領域が拡
大されるばかりでなく、燃料消費率が向上せしめられる
ことになる。
料消費率が悪化する。従って境界領域Ｚでは通常は第２
の燃焼が行われ、必要に応じて第１の燃焼が行われる。
図１４（Ｂ）は第１の境界が図１２に示されるＸ１
（Ｎ）であり、第３の境界が図１２に示されるＸ２
（Ｎ）であるときの第１の運転領域Ｉおよび境界領域Ｚ
における空燃比Ａ／Ｆを示している。図１４（Ａ）およ
び（Ｂ）を比較するとわかるように第１の境界Ｘ１
（Ｎ）がＸ１ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移動し、第３
の境界Ｘ２（Ｎ）がＸ２ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移
動するとそれに追従して各空燃比を示すＡ／Ｆ＝１３，
Ａ／Ｆ＝１４，Ａ／Ｆ＝１５，Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／
Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，Ａ／Ｆ＝１８の曲線も高負荷
側に移動する。従って各境界Ｘ１（Ｎ），Ｘ２（Ｎ）が
Ｘ１ｏ（Ｎ），Ｘ２ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移動す
ると同一要求負荷Ｌおよび同一機関回転数Ｎにおける空
燃比Ａ／Ｆが大きくなることがわかる。即ち、第１の運
転領域Ｉおよび境界領域Ｚが高負荷側に拡大せしめられ
ると煤およびＮＯx のほとんど発生しない運転領域が拡
大されるばかりでなく、燃料消費率が向上せしめられる
ことになる。
【００７４】本発明による実施例では第１の境界Ｘ１
（Ｎ）および第３の境界Ｘ２（Ｎ）が種々に変化したと
きの第１の運転領域Ｉにおける目標空燃比および低温燃
焼が行われるときの境界領域Ｚにおける目標空燃比が、
即ち種々のＫ（Ｔ）の値に対する第１の運転領域Ｉおよ
び境界領域Ｚにおける目標空燃比が図１５（Ａ）から図
１５（Ｄ）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ＲＯＭ３２内に記憶
されている。即ち、図１５（Ａ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ
１のときの目標空燃比ＡＦＫＴ１を示しており、図１５
（Ｂ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ２のときの目標空燃比ＡＦ
ＫＴ２を示しており、図１５（Ｃ）はＫ（Ｔ）の値がＫ
Ｔ３のときの目標空燃比ＡＦＫＴ３を示しており、図１
５（Ｄ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ４のときの目標空燃比Ａ
ＦＫＴ４を示している。
（Ｎ）および第３の境界Ｘ２（Ｎ）が種々に変化したと
きの第１の運転領域Ｉにおける目標空燃比および低温燃
焼が行われるときの境界領域Ｚにおける目標空燃比が、
即ち種々のＫ（Ｔ）の値に対する第１の運転領域Ｉおよ
び境界領域Ｚにおける目標空燃比が図１５（Ａ）から図
１５（Ｄ）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ＲＯＭ３２内に記憶
されている。即ち、図１５（Ａ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ
１のときの目標空燃比ＡＦＫＴ１を示しており、図１５
（Ｂ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ２のときの目標空燃比ＡＦ
ＫＴ２を示しており、図１５（Ｃ）はＫ（Ｔ）の値がＫ
Ｔ３のときの目標空燃比ＡＦＫＴ３を示しており、図１
５（Ｄ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ４のときの目標空燃比Ａ
ＦＫＴ４を示している。
【００７５】一方、空燃比を目標空燃比ＡＦＫＴ１，Ａ
ＦＫＴ２，ＡＦＫＴ３，ＡＦＫＴ４とするのに必要なス
ロットル弁１６の目標開度が図１６（Ａ）から図１６
（Ｄ）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定めＲＯＭ３２内に記憶
されており、また空燃比を目標空燃比ＡＦＫＴ１，ＡＦ
ＫＴ２，ＡＦＫＴ３，ＡＦＫＴ４とするのに必要なＥＧ
Ｒ制御弁２３の目標基本開度が図１７（Ａ）から図１７
（Ｄ）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ＲＯＭ３２内に記憶され
ている。
ＦＫＴ２，ＡＦＫＴ３，ＡＦＫＴ４とするのに必要なス
ロットル弁１６の目標開度が図１６（Ａ）から図１６
（Ｄ）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定めＲＯＭ３２内に記憶
されており、また空燃比を目標空燃比ＡＦＫＴ１，ＡＦ
ＫＴ２，ＡＦＫＴ３，ＡＦＫＴ４とするのに必要なＥＧ
Ｒ制御弁２３の目標基本開度が図１７（Ａ）から図１７
（Ｄ）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ＲＯＭ３２内に記憶され
ている。
【００７６】即ち、図１６（Ａ）は空燃比が１２のとき
のスロットル弁１６の目標開度ＳＴ１２を示しており、
図１７（Ａ）は空燃比が１２のときのＥＧＲ制御弁２３
の目標基本開度ＳＥ１２を示している。また、図１６
（Ｂ）は空燃比が１４のときのスロットル弁１６の目標
開度ＳＴ１４を示しており、図１７（Ｂ）は空燃比が１
４のときのＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥ１４を
示している。
のスロットル弁１６の目標開度ＳＴ１２を示しており、
図１７（Ａ）は空燃比が１２のときのＥＧＲ制御弁２３
の目標基本開度ＳＥ１２を示している。また、図１６
（Ｂ）は空燃比が１４のときのスロットル弁１６の目標
開度ＳＴ１４を示しており、図１７（Ｂ）は空燃比が１
４のときのＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥ１４を
示している。
【００７７】また、図１６（Ｃ）は空燃比が１６のとき
のスロットル弁１６の目標開度ＳＴ１６を示しており、
図１７（Ｃ）は空燃比が１６のときのＥＧＲ制御弁２３
の目標基本開度ＳＥ１６を示している。また、図１６
（Ｄ）は空燃比が１８のときのスロットル弁１６の目標
開度ＳＴ１８を示しており、図１７（Ｄ）は空燃比が１
８のときのＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥ１８を
示している。
のスロットル弁１６の目標開度ＳＴ１６を示しており、
図１７（Ｃ）は空燃比が１６のときのＥＧＲ制御弁２３
の目標基本開度ＳＥ１６を示している。また、図１６
（Ｄ）は空燃比が１８のときのスロットル弁１６の目標
開度ＳＴ１８を示しており、図１７（Ｄ）は空燃比が１
８のときのＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥ１８を
示している。
【００７８】図１８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を示して
いる。なお、図１８においてＡ／Ｆ＝２４，Ａ／Ｆ＝３
５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で示される各曲線は夫
々目標空燃比２４，３５，４５，６０を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが図１９（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ＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比をこの目標空
燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
が図１９（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ＲＯＭ３２内に
記憶されている。
による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比を示して
いる。なお、図１８においてＡ／Ｆ＝２４，Ａ／Ｆ＝３
５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で示される各曲線は夫
々目標空燃比２４，３５，４５，６０を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが図１９（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ＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比をこの目標空
燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
が図１９（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ＲＯＭ３２内に
記憶されている。
【００７９】機関の運転状態が第２の運転状態IIのとき
には空燃比が図１８に示される目標空燃比とされる。ま
た、機関の運転状態が境界領域Ｚであって第２の燃焼を
行うべきときには空燃比が図１８に示される目標空燃比
とされる。図２０は種々の温度と要求負荷Ｌとの関係を
概略的に示している。なお、図２０においてＴｏは触媒
１９が活性化する温度を示している。触媒１９が活性化
する温度は触媒１９の種類によって異なるが代表的な酸
化機能を有する触媒の活性化温度は３５０℃程度であ
る。
には空燃比が図１８に示される目標空燃比とされる。ま
た、機関の運転状態が境界領域Ｚであって第２の燃焼を
行うべきときには空燃比が図１８に示される目標空燃比
とされる。図２０は種々の温度と要求負荷Ｌとの関係を
概略的に示している。なお、図２０においてＴｏは触媒
１９が活性化する温度を示している。触媒１９が活性化
する温度は触媒１９の種類によって異なるが代表的な酸
化機能を有する触媒の活性化温度は３５０℃程度であ
る。
【００８０】図２０においてＴａは第１の運転領域Ｉお
よび境界領域Ｚにおいて第１の燃焼、即ち低温燃焼が行
われたときの触媒１９への流入排気ガス温を示してお
り、Ｔｂはこのときの触媒１９の触媒床温度を示してい
る。また、Ｔｃは第１の運転領域Ｉ、境界領域Ｚおよび
第２の運転領域IIにおいて第２の燃焼が行われたときの
触媒１９の触媒床温度を示している。
よび境界領域Ｚにおいて第１の燃焼、即ち低温燃焼が行
われたときの触媒１９への流入排気ガス温を示してお
り、Ｔｂはこのときの触媒１９の触媒床温度を示してい
る。また、Ｔｃは第１の運転領域Ｉ、境界領域Ｚおよび
第２の運転領域IIにおいて第２の燃焼が行われたときの
触媒１９の触媒床温度を示している。
【００８１】低温燃焼が行われているときであっても要
求負荷Ｌが高くなるほど燃焼時の発熱量が大きくなるの
で要求負荷Ｌが高くなるほど触媒１９への流入排気ガス
温Ｔａが高くなる。一方、低温燃焼時には機関から多量
の未燃ＨＣ，ＣＯが排出されるので触媒１９におけるこ
れら未燃ＨＣ，ＣＯの酸化反応熱によって触媒１９の触
媒床温Ｔｂは触媒１９への流入排気ガス温Ｔａに比べて
かなり高くなる。図２０に示されるように要求負荷Ｌが
低いときには触媒１９への流入排気ガス温Ｔａは触媒１
９の活性化温度Ｔｏよりも低くなるが流入排気ガス温Ｔ
ａが活性化温度Ｔｏに比べてさほど低くないときには触
媒１９において未燃ＨＣ，ＣＯの酸化作用が行われ、従
ってこのとき触媒床温度Ｔｂは活性化温度Ｔｏよりも高
くなる。即ち、低温燃焼が行われているときには要求負
荷Ｌにかかわらずに触媒床温度Ｔｂは活性化温度Ｔｏよ
りも高くなり、斯くして未燃ＨＣ，ＣＯが触媒１９にお
いて良好に酸化されることになる。
求負荷Ｌが高くなるほど燃焼時の発熱量が大きくなるの
で要求負荷Ｌが高くなるほど触媒１９への流入排気ガス
温Ｔａが高くなる。一方、低温燃焼時には機関から多量
の未燃ＨＣ，ＣＯが排出されるので触媒１９におけるこ
れら未燃ＨＣ，ＣＯの酸化反応熱によって触媒１９の触
媒床温Ｔｂは触媒１９への流入排気ガス温Ｔａに比べて
かなり高くなる。図２０に示されるように要求負荷Ｌが
低いときには触媒１９への流入排気ガス温Ｔａは触媒１
９の活性化温度Ｔｏよりも低くなるが流入排気ガス温Ｔ
ａが活性化温度Ｔｏに比べてさほど低くないときには触
媒１９において未燃ＨＣ，ＣＯの酸化作用が行われ、従
ってこのとき触媒床温度Ｔｂは活性化温度Ｔｏよりも高
くなる。即ち、低温燃焼が行われているときには要求負
荷Ｌにかかわらずに触媒床温度Ｔｂは活性化温度Ｔｏよ
りも高くなり、斯くして未燃ＨＣ，ＣＯが触媒１９にお
いて良好に酸化されることになる。
【００８２】一方、第２の燃焼が行われているときであ
っても要求負荷Ｌが高くなるほど燃焼時の発熱量が大き
くなるので要求負荷Ｌが高くなるほど触媒床温度Ｔｃは
高くなり、図２０に示されるように機関の運転状態が第
２の運転領域IIにあるときには要求負荷Ｌにかかわらず
に触媒床温度Ｔｃは活性化温度Ｔｏよりも高くなる。と
ころが前述したように第２の燃焼時における排気ガス温
は第１の燃焼時における排気ガス温よりも低く、従って
境界領域Ｚ又は第１の燃焼領域Ｉにおいて継続的に第２
の燃焼が行われると図２０に示されるように触媒床温度
Ｔｃが活性化温度Ｔｏに比べてかなり低下してしまう。
このような状態で第２の燃焼が継続されると未燃ＨＣ，
ＣＯを触媒１９において酸化せしめることができず、斯
くして未燃ＨＣ，ＣＯが大気中に放出されることにな
る。
っても要求負荷Ｌが高くなるほど燃焼時の発熱量が大き
くなるので要求負荷Ｌが高くなるほど触媒床温度Ｔｃは
高くなり、図２０に示されるように機関の運転状態が第
２の運転領域IIにあるときには要求負荷Ｌにかかわらず
に触媒床温度Ｔｃは活性化温度Ｔｏよりも高くなる。と
ころが前述したように第２の燃焼時における排気ガス温
は第１の燃焼時における排気ガス温よりも低く、従って
境界領域Ｚ又は第１の燃焼領域Ｉにおいて継続的に第２
の燃焼が行われると図２０に示されるように触媒床温度
Ｔｃが活性化温度Ｔｏに比べてかなり低下してしまう。
このような状態で第２の燃焼が継続されると未燃ＨＣ，
ＣＯを触媒１９において酸化せしめることができず、斯
くして未燃ＨＣ，ＣＯが大気中に放出されることにな
る。
【００８３】そこで本発明では第２の燃焼が行われてい
るときに触媒床温度Ｔｃが活性化温度Ｔｏ以下になりそ
うになったら第１の燃焼に切換えるようにしている。本
発明による実施例では要求負荷Ｌが第３の境界Ｘ２
（Ｎ）よりも低負荷側となったとしても要求負荷Ｌが第
２の境界Ｙ（Ｎ）よりも大きいときには通常第２の燃焼
が行われており、このとき触媒床温度Ｔｃが活性化温度
Ｔｏ以下になりそうになったら第２の燃焼から第１の燃
焼に切換えられる。
るときに触媒床温度Ｔｃが活性化温度Ｔｏ以下になりそ
うになったら第１の燃焼に切換えるようにしている。本
発明による実施例では要求負荷Ｌが第３の境界Ｘ２
（Ｎ）よりも低負荷側となったとしても要求負荷Ｌが第
２の境界Ｙ（Ｎ）よりも大きいときには通常第２の燃焼
が行われており、このとき触媒床温度Ｔｃが活性化温度
Ｔｏ以下になりそうになったら第２の燃焼から第１の燃
焼に切換えられる。
【００８４】次に図２１から図２８を参照しつつ第１実
施例について説明する。まず初めに図２１を参照しつつ
触媒１９の触媒床温度を活性化温度以上に制御する方法
について説明する。図２１は要求負荷Ｌと、触媒１９か
ら流出した排気ガス温ＴＥと、燃焼室５内における空燃
比Ａ／Ｆとの関係を示している。図２１において時刻ｍ
1 において要求負荷ＬがＬ＞Ｘ２（Ｎ）からＬ＜Ｙ
（Ｎ）に変化したとすると第２の燃焼から第１の燃焼に
切換えられる。第２の燃焼から第１の燃焼に切換えられ
ると多量に排出される未燃ＨＣ，ＣＯの酸化作用により
触媒床温度が上昇し、斯くして排気ガス温ＴＥが上昇す
る。次いで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１（Ｎ）を越える
と触媒床温度を上昇させるために第１の燃焼のもとで一
定時間ｔ１だけ空燃比Ａ／Ｆがリッチにされた後に第２
の燃焼に切換えられる。
施例について説明する。まず初めに図２１を参照しつつ
触媒１９の触媒床温度を活性化温度以上に制御する方法
について説明する。図２１は要求負荷Ｌと、触媒１９か
ら流出した排気ガス温ＴＥと、燃焼室５内における空燃
比Ａ／Ｆとの関係を示している。図２１において時刻ｍ
1 において要求負荷ＬがＬ＞Ｘ２（Ｎ）からＬ＜Ｙ
（Ｎ）に変化したとすると第２の燃焼から第１の燃焼に
切換えられる。第２の燃焼から第１の燃焼に切換えられ
ると多量に排出される未燃ＨＣ，ＣＯの酸化作用により
触媒床温度が上昇し、斯くして排気ガス温ＴＥが上昇す
る。次いで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１（Ｎ）を越える
と触媒床温度を上昇させるために第１の燃焼のもとで一
定時間ｔ１だけ空燃比Ａ／Ｆがリッチにされた後に第２
の燃焼に切換えられる。
【００８５】即ち、第１の燃焼が行われているときに空
燃比Ａ／Ｆを一時的にリッチにすると未燃ＨＣ，ＣＯが
触媒１９に吸着される。その後第２の燃焼に切換えられ
ると触媒１９に吸着された未燃ＨＣ，ＣＯが排気ガス中
に含まれる過剰の酸素によって即座に酸化され、斯くし
て図２１に示されるように排気ガス温ＴＥ、即ち触媒床
温度が急速に上昇する。
燃比Ａ／Ｆを一時的にリッチにすると未燃ＨＣ，ＣＯが
触媒１９に吸着される。その後第２の燃焼に切換えられ
ると触媒１９に吸着された未燃ＨＣ，ＣＯが排気ガス中
に含まれる過剰の酸素によって即座に酸化され、斯くし
て図２１に示されるように排気ガス温ＴＥ、即ち触媒床
温度が急速に上昇する。
【００８６】図２３は低温燃焼から第２の燃焼に切換え
られたときの触媒床温度の変化を示す実施例を示してい
る。図２３に示されるようにリーン空燃比（Ａ／Ｆ＝１
６）でもって低温燃焼が行われているときに第２の燃焼
に切換えられると触媒床温度は次第に低下していく。こ
れに対してリッチ空燃比（Ａ／Ｆ＝１４又はＡ／Ｆ＝１
２）でもって低温燃焼が行われているときに第２の燃焼
に切換えられると触媒に吸着している未燃ＨＣ，ＣＯが
過剰の酸素により酸化せしめられるために触媒床温度は
上昇し、この場合低温燃焼が行われているときのリッチ
の度合が高いほど触媒床温度の上昇量は大きくなる。
られたときの触媒床温度の変化を示す実施例を示してい
る。図２３に示されるようにリーン空燃比（Ａ／Ｆ＝１
６）でもって低温燃焼が行われているときに第２の燃焼
に切換えられると触媒床温度は次第に低下していく。こ
れに対してリッチ空燃比（Ａ／Ｆ＝１４又はＡ／Ｆ＝１
２）でもって低温燃焼が行われているときに第２の燃焼
に切換えられると触媒に吸着している未燃ＨＣ，ＣＯが
過剰の酸素により酸化せしめられるために触媒床温度は
上昇し、この場合低温燃焼が行われているときのリッチ
の度合が高いほど触媒床温度の上昇量は大きくなる。
【００８７】再び図２１に戻り、時刻ｍ2 において低温
燃焼から第２の燃焼に切換えられた後、暫らくしてから
要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）と第３の境界Ｘ２
（Ｎ）との間に維持され、第２の燃焼が継続していたと
する。このような場合には時間が経過するにつれて排気
ガス温ＴＥ、即ち触媒床温度は徐々に低下する。次いで
排気ガス温ＴＥが予め定められた許容下限温度Ｔｍｉｎ
まで低下すると第２の燃焼から低温燃焼に一定時間ｔ２
だけ切換えられる。このとき機関の運転状態は境界領域
Ｚにあるので空燃比Ａ／Ｆはリッチとなる。このように
第２の燃焼から低温燃焼に切換えられると排気ガス温Ｔ
Ｅ、即ち触媒床温度が上昇する。
燃焼から第２の燃焼に切換えられた後、暫らくしてから
要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）と第３の境界Ｘ２
（Ｎ）との間に維持され、第２の燃焼が継続していたと
する。このような場合には時間が経過するにつれて排気
ガス温ＴＥ、即ち触媒床温度は徐々に低下する。次いで
排気ガス温ＴＥが予め定められた許容下限温度Ｔｍｉｎ
まで低下すると第２の燃焼から低温燃焼に一定時間ｔ２
だけ切換えられる。このとき機関の運転状態は境界領域
Ｚにあるので空燃比Ａ／Ｆはリッチとなる。このように
第２の燃焼から低温燃焼に切換えられると排気ガス温Ｔ
Ｅ、即ち触媒床温度が上昇する。
【００８８】暫らくして排気ガス温ＴＥが再び予め定め
られた許容下限温度Ｔｍｉｎまで低下すると再び第２の
燃焼から低温燃焼に一定時間ｔ２だけ切換えられ、斯く
して排気ガス温ＴＥ、即ち触媒床温度は再び上昇する。
このようにして触媒床温度が活性化温度以上に維持され
る。図２１に示される予め定められた許容下限温度Ｔｍ
ｉｎは排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡＶの関数
であり、図２２に示されるようにこの許容下限温度Ｔｍ
ｉｎは排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡＶが大き
くなるほど大きくなる。即ち、排気ガス温ＴＥの下降速
度が速いほど排気ガス温ＴＥが高いときに第２の燃焼か
ら低温燃焼に切換えないと触媒床温度が活性化温度以下
まで低下してしまう。従って触媒床温度が活性化温度以
下まで低下しないようにするために排気ガス温ＴＥの平
均下降速度ΔＴＥＡＶが大きくなるほど許容下限温度Ｔ
ｍｉｎを高くするようにしている。
られた許容下限温度Ｔｍｉｎまで低下すると再び第２の
燃焼から低温燃焼に一定時間ｔ２だけ切換えられ、斯く
して排気ガス温ＴＥ、即ち触媒床温度は再び上昇する。
このようにして触媒床温度が活性化温度以上に維持され
る。図２１に示される予め定められた許容下限温度Ｔｍ
ｉｎは排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡＶの関数
であり、図２２に示されるようにこの許容下限温度Ｔｍ
ｉｎは排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡＶが大き
くなるほど大きくなる。即ち、排気ガス温ＴＥの下降速
度が速いほど排気ガス温ＴＥが高いときに第２の燃焼か
ら低温燃焼に切換えないと触媒床温度が活性化温度以下
まで低下してしまう。従って触媒床温度が活性化温度以
下まで低下しないようにするために排気ガス温ＴＥの平
均下降速度ΔＴＥＡＶが大きくなるほど許容下限温度Ｔ
ｍｉｎを高くするようにしている。
【００８９】一方、排気ガス中にはＳＯx が含まれてい
る。このＳＯx は触媒１９内に吸着され、時間が経過す
るにつれて触媒１９へのＳＯx 吸着量が次第に増大す
る。触媒１９に吸着されたＳＯx は触媒床温度が一定温
度、例えば６００℃を越えるとＳＯ2 の形で触媒１９か
ら脱離する。このとき空燃比がリーンであるとＳＯ2 は
過剰酸素により酸化されてＳＯ3 - となり、次いでＨ2
ＳＯ4 となるために白煙を発生する。これに対して空燃
比がリッチである場合にはＳＯ2 は酸化されずＳＯ2 の
ままで大気に放出され、従ってこの場合には白煙が発生
しなくなる。
る。このＳＯx は触媒１９内に吸着され、時間が経過す
るにつれて触媒１９へのＳＯx 吸着量が次第に増大す
る。触媒１９に吸着されたＳＯx は触媒床温度が一定温
度、例えば６００℃を越えるとＳＯ2 の形で触媒１９か
ら脱離する。このとき空燃比がリーンであるとＳＯ2 は
過剰酸素により酸化されてＳＯ3 - となり、次いでＨ2
ＳＯ4 となるために白煙を発生する。これに対して空燃
比がリッチである場合にはＳＯ2 は酸化されずＳＯ2 の
ままで大気に放出され、従ってこの場合には白煙が発生
しなくなる。
【００９０】そこで本発明による実施例では触媒１９へ
のＳＯx の吸着量が一定量を越えたとき、即ち多量の白
煙が発生する可能性があるときに排気ガス温ＴＥが一定
温、例えば５５０℃を越えたときには空燃比Ａ／Ｆがリ
ッチとされる。即ち、図２４において実線で示されるよ
うに第２の燃焼が行われているときにＴＥ＞５５０℃と
なりしかもＬ＜Ｘ２（Ｎ）となったときには一定時間ｔ
３だけ低温燃焼が行われると共に空燃比Ａ／Ｆがリッチ
とされ、図２４において鎖線で示されるように低温燃焼
が行われているときにＴＥ＞５５０℃になると一定時間
ｔ３だけ空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。その結果、触
媒１９から脱離したＳＯ2 はそのままの形で大気中に放
出される。
のＳＯx の吸着量が一定量を越えたとき、即ち多量の白
煙が発生する可能性があるときに排気ガス温ＴＥが一定
温、例えば５５０℃を越えたときには空燃比Ａ／Ｆがリ
ッチとされる。即ち、図２４において実線で示されるよ
うに第２の燃焼が行われているときにＴＥ＞５５０℃と
なりしかもＬ＜Ｘ２（Ｎ）となったときには一定時間ｔ
３だけ低温燃焼が行われると共に空燃比Ａ／Ｆがリッチ
とされ、図２４において鎖線で示されるように低温燃焼
が行われているときにＴＥ＞５５０℃になると一定時間
ｔ３だけ空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。その結果、触
媒１９から脱離したＳＯ2 はそのままの形で大気中に放
出される。
【００９１】図２５は低温燃焼領域、即ち第１の運転領
域Ｉおよび境界領域Ｚを制御するためのルーチンを示し
ている。図２５を参照すると、まず初めにステップ１０
０において圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧお
よびシリンダ内壁面温度ＴＷが算出される。この実施例
では温度センサ４４により検出された吸入空気とＥＧＲ
ガスの混合ガス温が圧縮始めにおける燃焼室５内のガス
温ＴＧとされ、温度センサ２９により検出された機関冷
却水温がシリンダ内壁面温度ＴＷとされる。次いでステ
ップ１０１では図１３（Ａ）に示す関係からＫ（Ｔ）1
が求められ、図１３（Ｂ）に示す関係からＫ（Ｔ）2 が
求められ、これらＫ（Ｔ）1 とＫ（Ｔ）2 とを加算する
ことによってＫ（Ｔ）（＝Ｋ（Ｔ）1 ＋Ｋ（Ｔ）2 ）が
算出される。
域Ｉおよび境界領域Ｚを制御するためのルーチンを示し
ている。図２５を参照すると、まず初めにステップ１０
０において圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧお
よびシリンダ内壁面温度ＴＷが算出される。この実施例
では温度センサ４４により検出された吸入空気とＥＧＲ
ガスの混合ガス温が圧縮始めにおける燃焼室５内のガス
温ＴＧとされ、温度センサ２９により検出された機関冷
却水温がシリンダ内壁面温度ＴＷとされる。次いでステ
ップ１０１では図１３（Ａ）に示す関係からＫ（Ｔ）1
が求められ、図１３（Ｂ）に示す関係からＫ（Ｔ）2 が
求められ、これらＫ（Ｔ）1 とＫ（Ｔ）2 とを加算する
ことによってＫ（Ｔ）（＝Ｋ（Ｔ）1 ＋Ｋ（Ｔ）2 ）が
算出される。
【００９２】次いでステップ１０２では機関回転数Ｎに
基づいて図１３（Ｃ）に示す関係からＫ（Ｎ）が算出さ
れる。次いでステップ１０３では予め記憶されている第
１の境界Ｘ１ｏ（Ｎ）の値を用いて次式に基づき第１の
境界Ｘ１（Ｎ）の値が算出される。 Ｘ１（Ｎ）＝Ｘ１ｏ（Ｎ）＋Ｋ（Ｔ）・Ｋ（Ｎ） 次いでステップ１０４では予め記憶されている第３の境
界Ｘ２ｏ（Ｎ）の値を用いて次式に基づき第３の境界Ｘ
２（Ｎ）の値が算出される。
基づいて図１３（Ｃ）に示す関係からＫ（Ｎ）が算出さ
れる。次いでステップ１０３では予め記憶されている第
１の境界Ｘ１ｏ（Ｎ）の値を用いて次式に基づき第１の
境界Ｘ１（Ｎ）の値が算出される。 Ｘ１（Ｎ）＝Ｘ１ｏ（Ｎ）＋Ｋ（Ｔ）・Ｋ（Ｎ） 次いでステップ１０４では予め記憶されている第３の境
界Ｘ２ｏ（Ｎ）の値を用いて次式に基づき第３の境界Ｘ
２（Ｎ）の値が算出される。
【００９３】 Ｘ２（Ｎ）＝Ｘ２ｏ（Ｎ）＋Ｋ（Ｔ）・Ｋ（Ｎ） 次いでステップ１０５では機関回転数Ｎに基づいて図９
に示す関係からΔＬ（Ｎ）が算出される。次いでステッ
プ１０６ではＸ１（Ｎ）からΔＬ（Ｎ）を減算すること
によって第２の境界Ｙ（Ｎ）の値（＝Ｘ１（Ｎ）−ΔＬ
（Ｎ））が算出される。
に示す関係からΔＬ（Ｎ）が算出される。次いでステッ
プ１０６ではＸ１（Ｎ）からΔＬ（Ｎ）を減算すること
によって第２の境界Ｙ（Ｎ）の値（＝Ｘ１（Ｎ）−ΔＬ
（Ｎ））が算出される。
【００９４】次に図２６および図２７を参照しつつ運転
制御について説明する。図２６および図２７を参照する
と、まず初めにステップ２００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２０１に進んで要求負荷Ｌが第１
の境界Ｘ１（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別され
る。Ｌ≦Ｘ１（Ｎ）のときにはステップ２０２に進んで
低温燃焼が行われる。
制御について説明する。図２６および図２７を参照する
と、まず初めにステップ２００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２０１に進んで要求負荷Ｌが第１
の境界Ｘ１（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別され
る。Ｌ≦Ｘ１（Ｎ）のときにはステップ２０２に進んで
低温燃焼が行われる。
【００９５】即ち、ステップ２０２では燃料噴射量Ｑが
算出され、次いでステップ２０３では低温燃焼から第２
の燃焼に切換えられるときにセットされるリッチフラグ
がセットされているか否かが判別される。リッチフラグ
がセットされていないときにはステップ２０４に進んで
噴射開始時期θＳが算出され、次いでステップ２０５に
進む。
算出され、次いでステップ２０３では低温燃焼から第２
の燃焼に切換えられるときにセットされるリッチフラグ
がセットされているか否かが判別される。リッチフラグ
がセットされていないときにはステップ２０４に進んで
噴射開始時期θＳが算出され、次いでステップ２０５に
進む。
【００９６】ステップ２０５では図１５（Ａ）から
（Ｄ）に示されるマップのうちでＫ（Ｔ）に応じた二つ
のマップを用いて比例配分により目標空燃比ＡＦが算出
される。次いでステップ２０６では図１６（Ａ）から
（Ｄ）に示されるマップのうちで目標空燃比ＡＦに応じ
た二つのマップを用いて比例配分によりスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１６の開度
がこの目標開度ＳＴに制御される。次いでステップ２０
７では図１７（Ａ）から（Ｄ）に示されるマップのうち
で目標空燃比ＡＦに応じた二つのマップを用いて比例配
分によりＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥが算出さ
れる。次いでステップ２０８に進む。
（Ｄ）に示されるマップのうちでＫ（Ｔ）に応じた二つ
のマップを用いて比例配分により目標空燃比ＡＦが算出
される。次いでステップ２０６では図１６（Ａ）から
（Ｄ）に示されるマップのうちで目標空燃比ＡＦに応じ
た二つのマップを用いて比例配分によりスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１６の開度
がこの目標開度ＳＴに制御される。次いでステップ２０
７では図１７（Ａ）から（Ｄ）に示されるマップのうち
で目標空燃比ＡＦに応じた二つのマップを用いて比例配
分によりＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥが算出さ
れる。次いでステップ２０８に進む。
【００９７】ステップ２０８では空燃比センサ２１によ
り検出された実際の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比ＡＦより
も大きいか否かが判別される。Ａ／Ｆ＞ＡＦのときには
ステップ２０９に進んでＥＧＲ制御弁２３の開度に対す
る補正値ΔＳＥに一定値αが加算され、次いでステップ
２１１に進む。これに対してＡ／Ｆ≦ＡＦのときにはス
テップ２１０に進んで補正値ΔＳＥから一定値αが減算
され、次いでステップ２１１に進む。ステップ２１１で
はＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥに補正値ΔＳＥ
を加算することによりＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
Ｏが算出され、ＥＧＲ制御弁２３の開度がこの目標開度
ＳＥＯに制御される。即ち、この実施例ではＥＧＲ制御
弁２３の開度を制御することによって実際の空燃比が目
標空燃比ＡＦに制御される。無論この場合、スロットル
弁１６の開度を制御することによって実際の空燃比を目
標空燃比ＡＦに制御することもできる。
り検出された実際の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比ＡＦより
も大きいか否かが判別される。Ａ／Ｆ＞ＡＦのときには
ステップ２０９に進んでＥＧＲ制御弁２３の開度に対す
る補正値ΔＳＥに一定値αが加算され、次いでステップ
２１１に進む。これに対してＡ／Ｆ≦ＡＦのときにはス
テップ２１０に進んで補正値ΔＳＥから一定値αが減算
され、次いでステップ２１１に進む。ステップ２１１で
はＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥに補正値ΔＳＥ
を加算することによりＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
Ｏが算出され、ＥＧＲ制御弁２３の開度がこの目標開度
ＳＥＯに制御される。即ち、この実施例ではＥＧＲ制御
弁２３の開度を制御することによって実際の空燃比が目
標空燃比ＡＦに制御される。無論この場合、スロットル
弁１６の開度を制御することによって実際の空燃比を目
標空燃比ＡＦに制御することもできる。
【００９８】一方、ステップ２０１においてＬ＞Ｘ１
（Ｎ）であると判別されたときにはステップ２１４に進
んでＬ＞Ｘ１（Ｎ）となってから一定時間ｔ１が経過し
たか否かが判別される。Ｌ＞Ｘ１（Ｎ）となってから一
定時間ｔ１が経過していないときにはステップ２１５に
進んでリッチフラグがセットされる。リッチフラグがセ
ットされるとステップ２０３からステップ２１２に進
み、前回の処理サイクルにおいて算出された目標空燃比
ＡＦを用いて空燃比Ａ／Ｆをリッチ、例えばＡ／Ｆ＝１
３にするのに必要な燃料噴射量の補正値ΔＱが次式に基
づいて算出される。
（Ｎ）であると判別されたときにはステップ２１４に進
んでＬ＞Ｘ１（Ｎ）となってから一定時間ｔ１が経過し
たか否かが判別される。Ｌ＞Ｘ１（Ｎ）となってから一
定時間ｔ１が経過していないときにはステップ２１５に
進んでリッチフラグがセットされる。リッチフラグがセ
ットされるとステップ２０３からステップ２１２に進
み、前回の処理サイクルにおいて算出された目標空燃比
ＡＦを用いて空燃比Ａ／Ｆをリッチ、例えばＡ／Ｆ＝１
３にするのに必要な燃料噴射量の補正値ΔＱが次式に基
づいて算出される。
【００９９】ΔＱ＝Ｑ・（ＡＦ−１３．０）／ＡＦ 次いでステップ２１３では燃料噴射量Ｑに補正値ΔＱを
加算することによって最終的な燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋Δ
Ｑ）が算出される。次いでＬ＞Ｘ１（Ｎ）となってから
一定時間ｔ１が経過すとステップ２１４からステップ２
１６に進んでリッチフラグがリセットされ、次いでステ
ップ２１７に進んでフラグＩがリセットされる。次いで
ステップ２３０に進んで第２の燃焼が行われる。即ち、
ステップ２３０では燃料噴射量Ｑが算出され、ステップ
２３１では噴射開始時期θＳが算出され、ステップ２３
２では図１９（Ａ）に示すマップからスロットル弁１６
の目標開度ＳＴが算出され、次いでステップ２３３では
図１９（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２３の目標
開度ＳＥが算出される。
加算することによって最終的な燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋Δ
Ｑ）が算出される。次いでＬ＞Ｘ１（Ｎ）となってから
一定時間ｔ１が経過すとステップ２１４からステップ２
１６に進んでリッチフラグがリセットされ、次いでステ
ップ２１７に進んでフラグＩがリセットされる。次いで
ステップ２３０に進んで第２の燃焼が行われる。即ち、
ステップ２３０では燃料噴射量Ｑが算出され、ステップ
２３１では噴射開始時期θＳが算出され、ステップ２３
２では図１９（Ａ）に示すマップからスロットル弁１６
の目標開度ＳＴが算出され、次いでステップ２３３では
図１９（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２３の目標
開度ＳＥが算出される。
【０１００】従って低温燃焼が行われているときにＬ＞
Ｘ１（Ｎ）になると空燃比Ａ／Ｆが一定時間ｔ１だけリ
ッチとされ、その後第２の燃焼に切換えられることにな
る。フラグＩがセットされるとステップ２００からステ
ップ２１８に進んでＬ＜Ｙ（Ｎ）になったか否かが判別
される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）であるときにはステップ２２０に
進んで温度センサ４６の出力信号に基づき前回の処理サ
イクルにおいて検出された触媒１９下流の排気ガス温Ｔ
ＥＯと現在の触媒１９下流の排気ガス温ＴＥとの温度差
ΔＴＥ（＝ＴＥＯ−ＴＥ）が算出される。次いでステッ
プ２２１では一定期間内における最新の温度差ΔＴＥの
平均値である排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡＶ
が算出される。次いでステップ２２２ではＬ＜Ｘ２
（Ｎ）であるか否か、即ち機関の運転状態が境界領域Ｚ
にあるか否かが判別される。Ｌ≧Ｘ２（Ｎ）のとき、即
ち機関の運転状態が第２の運転領域IIにあるときにはス
テップ２３０にジャンプし、第２の燃焼が行われる。
Ｘ１（Ｎ）になると空燃比Ａ／Ｆが一定時間ｔ１だけリ
ッチとされ、その後第２の燃焼に切換えられることにな
る。フラグＩがセットされるとステップ２００からステ
ップ２１８に進んでＬ＜Ｙ（Ｎ）になったか否かが判別
される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）であるときにはステップ２２０に
進んで温度センサ４６の出力信号に基づき前回の処理サ
イクルにおいて検出された触媒１９下流の排気ガス温Ｔ
ＥＯと現在の触媒１９下流の排気ガス温ＴＥとの温度差
ΔＴＥ（＝ＴＥＯ−ＴＥ）が算出される。次いでステッ
プ２２１では一定期間内における最新の温度差ΔＴＥの
平均値である排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡＶ
が算出される。次いでステップ２２２ではＬ＜Ｘ２
（Ｎ）であるか否か、即ち機関の運転状態が境界領域Ｚ
にあるか否かが判別される。Ｌ≧Ｘ２（Ｎ）のとき、即
ち機関の運転状態が第２の運転領域IIにあるときにはス
テップ２３０にジャンプし、第２の燃焼が行われる。
【０１０１】これに対してＬ＜Ｘ２（Ｎ）になると、即
ち機関の運転状態が境界領域Ｚにあるときにはステップ
２２３に進んで低温燃焼を行うべきであることを示す低
温燃焼フラグがセットされているか否かが判別される。
低温燃焼フラグがリセットされているときにはステップ
２２４に進んで排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡ
Ｖから図２２に示す関係に基づき許容下限温度Ｔｍｉｎ
が算出される。
ち機関の運転状態が境界領域Ｚにあるときにはステップ
２２３に進んで低温燃焼を行うべきであることを示す低
温燃焼フラグがセットされているか否かが判別される。
低温燃焼フラグがリセットされているときにはステップ
２２４に進んで排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡ
Ｖから図２２に示す関係に基づき許容下限温度Ｔｍｉｎ
が算出される。
【０１０２】次いでステップ２２５では触媒１９下流の
排気ガス温ＴＥが許容下限温度Ｔｍｉｎよりも低くなっ
たか否かが判別される。ＴＥ≧Ｔｍｉｎのときにはステ
ップ２２６に進んで温度センサ４５により検出された触
媒１９上流の排気ガス温ＴＥＩが予め定められた許容下
限温度、例えば２５０℃よりも高いか否かが判別され
る。ＴＥＩ≧２５０℃のときにはステップ２３０に進
み、第２の燃焼が行われる。
排気ガス温ＴＥが許容下限温度Ｔｍｉｎよりも低くなっ
たか否かが判別される。ＴＥ≧Ｔｍｉｎのときにはステ
ップ２２６に進んで温度センサ４５により検出された触
媒１９上流の排気ガス温ＴＥＩが予め定められた許容下
限温度、例えば２５０℃よりも高いか否かが判別され
る。ＴＥＩ≧２５０℃のときにはステップ２３０に進
み、第２の燃焼が行われる。
【０１０３】一方、ステップ２２５においてＴＥ＜Ｔｍ
ｉｎになったと判断されたときにはステップ２２７に進
んで低温燃焼フラグがセットされる。次いでステップ２
０２に進んで低温燃焼に切換えられる。低温燃焼フラグ
がセットされると次の処理サイクルではステップ２２３
において低温燃焼フラグがセットされていると判断され
るのでステップ２２８に進み、低温燃焼フラグがセット
されてから一定時間ｔ２が経過したか否かが判別され
る。低温燃焼フラグがセットされてから一定時間ｔ２が
経過していないときにはステップ２０２に進み、低温燃
焼が続行される。低温燃焼フラグがセットされてから一
定時間ｔ２が経過するとステップ２２９に進んで低温燃
焼フラグがリセットされ、次いでステップ２３０に進
む。従ってＴＥ＜Ｔｍｉｎになると一定時間ｔ２だけ第
２の燃焼から低温燃焼に切換えられることになる。
ｉｎになったと判断されたときにはステップ２２７に進
んで低温燃焼フラグがセットされる。次いでステップ２
０２に進んで低温燃焼に切換えられる。低温燃焼フラグ
がセットされると次の処理サイクルではステップ２２３
において低温燃焼フラグがセットされていると判断され
るのでステップ２２８に進み、低温燃焼フラグがセット
されてから一定時間ｔ２が経過したか否かが判別され
る。低温燃焼フラグがセットされてから一定時間ｔ２が
経過していないときにはステップ２０２に進み、低温燃
焼が続行される。低温燃焼フラグがセットされてから一
定時間ｔ２が経過するとステップ２２９に進んで低温燃
焼フラグがリセットされ、次いでステップ２３０に進
む。従ってＴＥ＜Ｔｍｉｎになると一定時間ｔ２だけ第
２の燃焼から低温燃焼に切換えられることになる。
【０１０４】一方、ステップ２２５においてＴＥ≧Ｔｍ
ｉｎであると判断されてもステップ２２６においてＴＥ
Ｉ＜２５０℃であると判断されるとステップ２２７に進
んで低温燃焼フラグがセットされ、低温燃焼に切換えら
れる。即ち、ＴＥ≧Ｔｍｉｎであっても触媒１９に流入
する排気ガス温ＴＥＩが低くなりすぎると触媒１９が非
活性状態となる可能性があり、従ってＴＥ≧Ｔｍｉｎで
あってもＴＥＩ＜２５０℃のときには第２の燃焼から低
温燃焼に切換えるようにしている。
ｉｎであると判断されてもステップ２２６においてＴＥ
Ｉ＜２５０℃であると判断されるとステップ２２７に進
んで低温燃焼フラグがセットされ、低温燃焼に切換えら
れる。即ち、ＴＥ≧Ｔｍｉｎであっても触媒１９に流入
する排気ガス温ＴＥＩが低くなりすぎると触媒１９が非
活性状態となる可能性があり、従ってＴＥ≧Ｔｍｉｎで
あってもＴＥＩ＜２５０℃のときには第２の燃焼から低
温燃焼に切換えるようにしている。
【０１０５】一方、ステップ２１８においてＬ＜Ｙ
（Ｎ）であると判別されたときにはステップ２１９に進
んでフラグＩがセットされる。次いでステップ２０２に
進んで低温燃焼に切換えられる。図２８は触媒から脱離
されるＳＯ2 を処理するための時間割込みルーチンを示
している。
（Ｎ）であると判別されたときにはステップ２１９に進
んでフラグＩがセットされる。次いでステップ２０２に
進んで低温燃焼に切換えられる。図２８は触媒から脱離
されるＳＯ2 を処理するための時間割込みルーチンを示
している。
【０１０６】図２８を参照すると、まず初めにステップ
３００においてカウント値Ｃが１だけインクリメントさ
れる。このカウント値Ｃは車両の累積運転時間を表わし
ており、このカウント値ＣはバックアップＲＡＭ３２ａ
に記憶される。次いでステップ３０１ではカウント値Ｃ
が一定値Ｃｏを越えたか否か、即ち車両の累積運転時間
が一定時間を越えたか否かが判別される。Ｃ＞Ｃｏにな
るとステップ３０２に進んで触媒１９下流の排気ガス温
ＴＥが例えば５５０℃よりも高いか否かが判別される。
ＴＥ＞５５０℃のときにはステップ３０３に進んで低温
燃焼が行われているか否かが判別される。低温燃焼が行
われているときにはステップ３０６に進んで一定時間ｔ
３だけ空燃比Ａ／Ｆがリッチにされる。
３００においてカウント値Ｃが１だけインクリメントさ
れる。このカウント値Ｃは車両の累積運転時間を表わし
ており、このカウント値ＣはバックアップＲＡＭ３２ａ
に記憶される。次いでステップ３０１ではカウント値Ｃ
が一定値Ｃｏを越えたか否か、即ち車両の累積運転時間
が一定時間を越えたか否かが判別される。Ｃ＞Ｃｏにな
るとステップ３０２に進んで触媒１９下流の排気ガス温
ＴＥが例えば５５０℃よりも高いか否かが判別される。
ＴＥ＞５５０℃のときにはステップ３０３に進んで低温
燃焼が行われているか否かが判別される。低温燃焼が行
われているときにはステップ３０６に進んで一定時間ｔ
３だけ空燃比Ａ／Ｆがリッチにされる。
【０１０７】一方、低温燃焼が行われていないときはス
テップ３０４に進んで機関の運転状態が境界領域Ｚであ
るか否か、即ち境界領域Ｚにおいて第２の燃焼が行われ
ているか否かが判別される。境界領域Ｚにおいて第２の
燃焼が行われているときにはステップ３０５に進んで一
定時間ｔ３だけ低温燃焼に切換えられる。次いでステッ
プ３０６において空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。次い
でステップ３０７においてｔ３時間が経過したか否かが
判別され、ｔ３時間経過したときにはステップ３０８に
進んでカウント値Ｃが零とされる。
テップ３０４に進んで機関の運転状態が境界領域Ｚであ
るか否か、即ち境界領域Ｚにおいて第２の燃焼が行われ
ているか否かが判別される。境界領域Ｚにおいて第２の
燃焼が行われているときにはステップ３０５に進んで一
定時間ｔ３だけ低温燃焼に切換えられる。次いでステッ
プ３０６において空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。次い
でステップ３０７においてｔ３時間が経過したか否かが
判別され、ｔ３時間経過したときにはステップ３０８に
進んでカウント値Ｃが零とされる。
【０１０８】このようにＴＥ＞５５０℃となったときに
空燃比Ａ／Ｆをリッチにすることによって触媒１９から
脱離したＳＯ2 をそのままの形で大気中に放出すること
ができ、斯くして多量の白煙が大気に放出するのを阻止
することができる。図２９は触媒から脱離されるＳＯ2
を処理するための別の実施例を示すクランク角割込みル
ーチンを示している。
空燃比Ａ／Ｆをリッチにすることによって触媒１９から
脱離したＳＯ2 をそのままの形で大気中に放出すること
ができ、斯くして多量の白煙が大気に放出するのを阻止
することができる。図２９は触媒から脱離されるＳＯ2
を処理するための別の実施例を示すクランク角割込みル
ーチンを示している。
【０１０９】図２９を参照すると、まず初めにステップ
４００において燃料噴射量ＱがΣＱに加算される。この
ΣＱは累積噴射量を表わしており、この累積噴射量ΣＱ
はバックアップＲＡＭ３２ａに記憶される。次いでステ
ップ４０１では累積噴射量ΣＱが一定量Ｑｏを越えたか
否かが判別される。ΣＱ＞Ｑｏになるとステップ４０２
に進んで触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが例えば５５０
℃よりも高いか否かが判別される。ＴＥ＞５５０℃のと
きにはステップ４０３に進んで低温燃焼が行われている
か否かが判別される。低温燃焼が行われているときには
ステップ４０６に進んで一定時間ｔ３だけ空燃比Ａ／Ｆ
がリッチにされる。
４００において燃料噴射量ＱがΣＱに加算される。この
ΣＱは累積噴射量を表わしており、この累積噴射量ΣＱ
はバックアップＲＡＭ３２ａに記憶される。次いでステ
ップ４０１では累積噴射量ΣＱが一定量Ｑｏを越えたか
否かが判別される。ΣＱ＞Ｑｏになるとステップ４０２
に進んで触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが例えば５５０
℃よりも高いか否かが判別される。ＴＥ＞５５０℃のと
きにはステップ４０３に進んで低温燃焼が行われている
か否かが判別される。低温燃焼が行われているときには
ステップ４０６に進んで一定時間ｔ３だけ空燃比Ａ／Ｆ
がリッチにされる。
【０１１０】一方、低温燃焼が行われていないときはス
テップ４０４に進んで機関の運転状態が境界領域Ｚであ
るか否か、即ち境界領域Ｚにおいて第２の燃焼が行われ
ているか否かが判別される。境界領域Ｚにおいて第２の
燃焼が行われているときにはステップ４０５に進んで一
定時間ｔ３だけ低温燃焼に切換えられる。次いでステッ
プ４０６において空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。次い
でステップ４０７においてｔ３時間が経過したか否かが
判別され、ｔ３時間経過したときにはステップ４０８に
進んで累積噴射量ΣＱが零とされる。
テップ４０４に進んで機関の運転状態が境界領域Ｚであ
るか否か、即ち境界領域Ｚにおいて第２の燃焼が行われ
ているか否かが判別される。境界領域Ｚにおいて第２の
燃焼が行われているときにはステップ４０５に進んで一
定時間ｔ３だけ低温燃焼に切換えられる。次いでステッ
プ４０６において空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。次い
でステップ４０７においてｔ３時間が経過したか否かが
判別され、ｔ３時間経過したときにはステップ４０８に
進んで累積噴射量ΣＱが零とされる。
【０１１１】図３０は触媒から脱離されるＳＯ2 を処理
するための更に別の実施例を示す時間割込みルーチンを
示している。図３０を参照すると、まず初めにステップ
５００において車速センサ４３により検出された車速Ｓ
ＰがΣＳＰに加算される。従ってこのΣＳＰは車両の累
積走行距離を表わしており、この累積走行距離ΣＳＰは
バックアップＲＡＭ３２ａに記憶される。次いでステッ
プ５０１では車両の累積走行距離ΣＳＰが一定値ＳＰｏ
を越えたか否かが判別される。ΣＳＰ＞ＳＰｏになると
ステップ５０２に進んで触媒１９下流の排気ガス温ＴＥ
が例えば５５０℃よりも高いか否かが判別される。ＴＥ
＞５５０℃のときにはステップ５０３に進んで低温燃焼
が行われているか否かが判別される。低温燃焼が行われ
ているときにはステップ５０６に進んで一定時間ｔ３だ
け空燃比Ａ／Ｆがリッチにされる。
するための更に別の実施例を示す時間割込みルーチンを
示している。図３０を参照すると、まず初めにステップ
５００において車速センサ４３により検出された車速Ｓ
ＰがΣＳＰに加算される。従ってこのΣＳＰは車両の累
積走行距離を表わしており、この累積走行距離ΣＳＰは
バックアップＲＡＭ３２ａに記憶される。次いでステッ
プ５０１では車両の累積走行距離ΣＳＰが一定値ＳＰｏ
を越えたか否かが判別される。ΣＳＰ＞ＳＰｏになると
ステップ５０２に進んで触媒１９下流の排気ガス温ＴＥ
が例えば５５０℃よりも高いか否かが判別される。ＴＥ
＞５５０℃のときにはステップ５０３に進んで低温燃焼
が行われているか否かが判別される。低温燃焼が行われ
ているときにはステップ５０６に進んで一定時間ｔ３だ
け空燃比Ａ／Ｆがリッチにされる。
【０１１２】一方、低温燃焼が行われていないときはス
テップ５０４に進んで機関の運転状態が境界領域Ｚであ
るか否か、即ち境界領域Ｚにおいて第２の燃焼が行われ
ているか否かが判別される。境界領域Ｚにおいて第２の
燃焼が行われているときにはステップ５０５に進んで一
定時間ｔ３だけ低温燃焼に切換えられる。次いでステッ
プ５０６において空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。次い
でステップ５０７においてｔ３時間が経過したか否かが
判別され、ｔ３時間経過したときにはステップ５０８に
進んで累積走行距離ΣＳＰが零とされる。
テップ５０４に進んで機関の運転状態が境界領域Ｚであ
るか否か、即ち境界領域Ｚにおいて第２の燃焼が行われ
ているか否かが判別される。境界領域Ｚにおいて第２の
燃焼が行われているときにはステップ５０５に進んで一
定時間ｔ３だけ低温燃焼に切換えられる。次いでステッ
プ５０６において空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。次い
でステップ５０７においてｔ３時間が経過したか否かが
判別され、ｔ３時間経過したときにはステップ５０８に
進んで累積走行距離ΣＳＰが零とされる。
【０１１３】図３１から図３４に更に実施例を示す。こ
の実施例では触媒１９の触媒床温度が低下したときには
第２の燃焼から低温燃焼に切換え、触媒１９の触媒床温
度が高くなったときには低温燃焼から第２の燃焼に切換
えることによって触媒１９の触媒床温度を予め定められ
た一定温度範囲内に維持するようにしている。即ち、図
３１に示されるように時刻ｍ1 において要求負荷Ｌが第
２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなると第２の燃焼から低温
燃焼に切換えられる。次いで時刻ｍ2において触媒１９
下流の排気ガス温ＴＥが触媒１９の劣化をひき起こす可
能性のある許容上限温度、例えば６５０℃に達すると低
温燃焼から第２の燃焼に切換えられる。次いで時刻ｍ3
において排気ガス温ＴＥが図２２に示される許容下限温
度Ｔｍｉｎまで低下すると第２の燃焼から低温燃焼に切
換えられる。次いで時刻ｍ4 において排気ガス温ＴＥが
許容上限温度に達すると第２の燃焼に切換えられる。次
いで時刻ｍ5 において排気ガス温ＴＥが許容下限温度Ｔ
ｍｉｎまで低下すると低温燃焼に切換えられる。
の実施例では触媒１９の触媒床温度が低下したときには
第２の燃焼から低温燃焼に切換え、触媒１９の触媒床温
度が高くなったときには低温燃焼から第２の燃焼に切換
えることによって触媒１９の触媒床温度を予め定められ
た一定温度範囲内に維持するようにしている。即ち、図
３１に示されるように時刻ｍ1 において要求負荷Ｌが第
２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなると第２の燃焼から低温
燃焼に切換えられる。次いで時刻ｍ2において触媒１９
下流の排気ガス温ＴＥが触媒１９の劣化をひき起こす可
能性のある許容上限温度、例えば６５０℃に達すると低
温燃焼から第２の燃焼に切換えられる。次いで時刻ｍ3
において排気ガス温ＴＥが図２２に示される許容下限温
度Ｔｍｉｎまで低下すると第２の燃焼から低温燃焼に切
換えられる。次いで時刻ｍ4 において排気ガス温ＴＥが
許容上限温度に達すると第２の燃焼に切換えられる。次
いで時刻ｍ5 において排気ガス温ＴＥが許容下限温度Ｔ
ｍｉｎまで低下すると低温燃焼に切換えられる。
【０１１４】次いで時刻ｍ6 において要求負荷Ｌが第１
の境界Ｘ１（Ｎ）を越えると第２の燃焼に切換えられ
る。次いで時刻ｍ7 において排気ガス温ＴＥが許容下限
温度Ｔｍｉｎまで低下すると低温燃焼に切換えられる。
次いで時刻ｍ8 において排気ガス温ＴＥが許容上限温度
に達すると第２の燃焼に切換えられる。次いで時刻ｍ9
において排気ガス温ＴＥが許容下限温度Ｔｍｉｎまで低
下すると低温燃焼に切換えられる。
の境界Ｘ１（Ｎ）を越えると第２の燃焼に切換えられ
る。次いで時刻ｍ7 において排気ガス温ＴＥが許容下限
温度Ｔｍｉｎまで低下すると低温燃焼に切換えられる。
次いで時刻ｍ8 において排気ガス温ＴＥが許容上限温度
に達すると第２の燃焼に切換えられる。次いで時刻ｍ9
において排気ガス温ＴＥが許容下限温度Ｔｍｉｎまで低
下すると低温燃焼に切換えられる。
【０１１５】この第２実施例では図２６および図２７に
示す運転制御ルーチンに代えて図３２から図３４に示す
運転制御ルーチンが用いられる。図３２から図３４を参
照すると、まず初めにステップ６００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６０１に進んで要求負荷Ｌ
が第１の境界Ｘ１（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判
別される。Ｌ≦Ｘ１（Ｎ）のときにはステップ６０２に
進んで第２の燃焼を行うべきであることを示す第２燃焼
フラグがセットされているか否かが判別される。第２燃
焼フラグがセットされていないときにはステップ６０３
に進んで温度センサ４６により検出された触媒１９下流
の排気ガス温ＴＥが許容上限温度、例えば６５０℃より
も高いか否かが判別される。ＴＥ≦６５０℃のときには
ステップ６０４に進んで低温燃焼が行われる。
示す運転制御ルーチンに代えて図３２から図３４に示す
運転制御ルーチンが用いられる。図３２から図３４を参
照すると、まず初めにステップ６００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６０１に進んで要求負荷Ｌ
が第１の境界Ｘ１（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判
別される。Ｌ≦Ｘ１（Ｎ）のときにはステップ６０２に
進んで第２の燃焼を行うべきであることを示す第２燃焼
フラグがセットされているか否かが判別される。第２燃
焼フラグがセットされていないときにはステップ６０３
に進んで温度センサ４６により検出された触媒１９下流
の排気ガス温ＴＥが許容上限温度、例えば６５０℃より
も高いか否かが判別される。ＴＥ≦６５０℃のときには
ステップ６０４に進んで低温燃焼が行われる。
【０１１６】即ち、ステップ６０４では燃料噴射量Ｑが
算出され、次いでステップ６０５では噴射開始時期θＳ
が算出される。次いでステップ６０６では図１５（Ａ）
から（Ｄ）に示されるマップのうちでＫ（Ｔ）に応じた
二つのマップを用いて比例配分により目標空燃比ＡＦが
算出される。次いでステップ６０７では図１６（Ａ）か
ら（Ｄ）に示されるマップのうちで目標空燃比ＡＦに応
じた二つのマップを用いて比例配分によりスロットル弁
１６の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１６の開
度がこの目標開度ＳＴに制御される。次いでステップ６
０８では図１７（Ａ）から（Ｄ）に示されるマップのう
ちで目標空燃比ＡＦに応じた二つのマップを用いて比例
配分によりＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥが算出
される。次いでステップ６０９に進む。
算出され、次いでステップ６０５では噴射開始時期θＳ
が算出される。次いでステップ６０６では図１５（Ａ）
から（Ｄ）に示されるマップのうちでＫ（Ｔ）に応じた
二つのマップを用いて比例配分により目標空燃比ＡＦが
算出される。次いでステップ６０７では図１６（Ａ）か
ら（Ｄ）に示されるマップのうちで目標空燃比ＡＦに応
じた二つのマップを用いて比例配分によりスロットル弁
１６の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１６の開
度がこの目標開度ＳＴに制御される。次いでステップ６
０８では図１７（Ａ）から（Ｄ）に示されるマップのう
ちで目標空燃比ＡＦに応じた二つのマップを用いて比例
配分によりＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥが算出
される。次いでステップ６０９に進む。
【０１１７】ステップ６０９では空燃比センサ２１によ
り検出された実際の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比ＡＦより
も大きいか否かが判別される。Ａ／Ｆ＞ＡＦのときには
ステップ６１０に進んでＥＧＲ制御弁２３の開度に対す
る補正値ΔＳＥに一定値αが加算され、次いでステップ
６１２に進む。これに対してＡ／Ｆ≦ＡＦのときにはス
テップ６１１に進んで補正値ΔＳＥから一定値αが減算
され、次いでステップ６１２に進む。ステップ６１２で
はＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥに補正値ΔＳＥ
を加算することによりＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
Ｏが算出され、ＥＧＲ制御弁２３の開度がこの目標開度
ＳＥＯに制御される。即ち、この実施例ではＥＧＲ制御
弁２３の開度を制御することによって実際の空燃比が目
標空燃比ＡＦに制御される。無論この場合、スロットル
弁１６の開度を制御することによって実際の空燃比を目
標空燃比ＡＦに制御することもできる。
り検出された実際の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比ＡＦより
も大きいか否かが判別される。Ａ／Ｆ＞ＡＦのときには
ステップ６１０に進んでＥＧＲ制御弁２３の開度に対す
る補正値ΔＳＥに一定値αが加算され、次いでステップ
６１２に進む。これに対してＡ／Ｆ≦ＡＦのときにはス
テップ６１１に進んで補正値ΔＳＥから一定値αが減算
され、次いでステップ６１２に進む。ステップ６１２で
はＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥに補正値ΔＳＥ
を加算することによりＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
Ｏが算出され、ＥＧＲ制御弁２３の開度がこの目標開度
ＳＥＯに制御される。即ち、この実施例ではＥＧＲ制御
弁２３の開度を制御することによって実際の空燃比が目
標空燃比ＡＦに制御される。無論この場合、スロットル
弁１６の開度を制御することによって実際の空燃比を目
標空燃比ＡＦに制御することもできる。
【０１１８】一方、ステップ６０３においてＴＥ＞６５
０℃になったと判断されるとステップ６１３に進んで第
２燃焼フラグがセットされる。次いでステップ６３５に
進んで第２の燃焼が行われる。即ち、ステップ６３５で
は燃料噴射量Ｑが算出され、ステップ６３６では噴射開
始時期θＳが算出され、ステップ６３７では図１９
（Ａ）に示すマップからスロットル弁１６の目標開度Ｓ
Ｔが算出され、次いでステップ６３８では図１９（Ｂ）
に示すマップからＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算
出される。
０℃になったと判断されるとステップ６１３に進んで第
２燃焼フラグがセットされる。次いでステップ６３５に
進んで第２の燃焼が行われる。即ち、ステップ６３５で
は燃料噴射量Ｑが算出され、ステップ６３６では噴射開
始時期θＳが算出され、ステップ６３７では図１９
（Ａ）に示すマップからスロットル弁１６の目標開度Ｓ
Ｔが算出され、次いでステップ６３８では図１９（Ｂ）
に示すマップからＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算
出される。
【０１１９】第２燃焼フラグがセットされると次の処理
サイクルではステップ６０２からステップ６１４に進
む。ステップ６１４では温度センサ４６の出力信号に基
づき前回の処理サイクルにおいて検出された触媒１９下
流の排気ガス温ＴＥＯと現在の触媒１９下流の排気ガス
温ＴＥとの温度差ΔＴＥ（＝ＴＥＯ−ＴＥ）が算出され
る。次いでステップ６１５では一定期間内における最新
の温度差ΔＴＥの平均値である排気ガス温ＴＥの平均下
降速度ΔＴＥＡＶが算出される。次いでステップ６１６
では排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡＶから図２
２に示す関係に基づき許容下限温度Ｔｍｉｎが算出され
る。
サイクルではステップ６０２からステップ６１４に進
む。ステップ６１４では温度センサ４６の出力信号に基
づき前回の処理サイクルにおいて検出された触媒１９下
流の排気ガス温ＴＥＯと現在の触媒１９下流の排気ガス
温ＴＥとの温度差ΔＴＥ（＝ＴＥＯ−ＴＥ）が算出され
る。次いでステップ６１５では一定期間内における最新
の温度差ΔＴＥの平均値である排気ガス温ＴＥの平均下
降速度ΔＴＥＡＶが算出される。次いでステップ６１６
では排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡＶから図２
２に示す関係に基づき許容下限温度Ｔｍｉｎが算出され
る。
【０１２０】次いでステップ６１７では触媒１９下流の
排気ガス温ＴＥが許容下限温度Ｔｍｉｎよりも低くなっ
たか否かが判別される。ＴＥ≧Ｔｍｉｎのときにはステ
ップ６１８に進んで温度センサ４５により検出された触
媒１９上流の排気ガス温ＴＥＩが予め定められた温度、
例えば２５０℃よりも高いか否かが判別される。ＴＥＩ
≧２５０℃のときにはステップ６３５に進み、第２の燃
焼が行われる。
排気ガス温ＴＥが許容下限温度Ｔｍｉｎよりも低くなっ
たか否かが判別される。ＴＥ≧Ｔｍｉｎのときにはステ
ップ６１８に進んで温度センサ４５により検出された触
媒１９上流の排気ガス温ＴＥＩが予め定められた温度、
例えば２５０℃よりも高いか否かが判別される。ＴＥＩ
≧２５０℃のときにはステップ６３５に進み、第２の燃
焼が行われる。
【０１２１】一方、ステップ６１７においてＴＥ＜Ｔｍ
ｉｎになったと判断されたとき、又はステップ６１８に
おいてＴＥＩ＜２５０℃であると判別されたときにはス
テップ６１９に進んで第２燃焼フラグがリセットされ
る。次いでステップ６０４に進み、低温燃焼に切換えら
れる。一方、ステップ６０１おいてＬ＞Ｘ１（Ｎ）であ
ると判別されたときにはステップ６２０に進んでフラグ
Ｉがリセットされ、次いでステップ６２１に進んで第２
燃焼フラグがリセットされる。次いでステップ６３５に
進んで第２の燃焼に切換えられる。
ｉｎになったと判断されたとき、又はステップ６１８に
おいてＴＥＩ＜２５０℃であると判別されたときにはス
テップ６１９に進んで第２燃焼フラグがリセットされ
る。次いでステップ６０４に進み、低温燃焼に切換えら
れる。一方、ステップ６０１おいてＬ＞Ｘ１（Ｎ）であ
ると判別されたときにはステップ６２０に進んでフラグ
Ｉがリセットされ、次いでステップ６２１に進んで第２
燃焼フラグがリセットされる。次いでステップ６３５に
進んで第２の燃焼に切換えられる。
【０１２２】フラグＩがセットされるとステップ６００
からステップ６２２に進んでＬ＜Ｙ（Ｎ）になったか否
かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）であるときにはステップ
６２５に進んで温度センサ４６の出力信号に基づき前回
の処理サイクルにおいて検出された触媒１９下流の排気
ガス温ＴＥＯと現在の触媒１９下流の排気ガス温ＴＥと
の温度差ΔＴＥ（＝ＴＥＯ−ＴＥ）が算出される。次い
でステップ６２６では一定期間内における最新の温度差
ΔＴＥの平均値である排気ガス温ＴＥの平均下降速度Δ
ＴＥＡＶが算出される。次いでステップ６２７ではＬ＜
Ｘ２（Ｎ）であるか否か、即ち機関の運転状態が境界領
域Ｚにあるか否かが判別される。Ｌ≧Ｘ２（Ｎ）のと
き、即ち機関の運転状態が第２の運転領域IIにあるとき
にはステップ６３５にジャンプし、第２の燃焼が行われ
る。
からステップ６２２に進んでＬ＜Ｙ（Ｎ）になったか否
かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）であるときにはステップ
６２５に進んで温度センサ４６の出力信号に基づき前回
の処理サイクルにおいて検出された触媒１９下流の排気
ガス温ＴＥＯと現在の触媒１９下流の排気ガス温ＴＥと
の温度差ΔＴＥ（＝ＴＥＯ−ＴＥ）が算出される。次い
でステップ６２６では一定期間内における最新の温度差
ΔＴＥの平均値である排気ガス温ＴＥの平均下降速度Δ
ＴＥＡＶが算出される。次いでステップ６２７ではＬ＜
Ｘ２（Ｎ）であるか否か、即ち機関の運転状態が境界領
域Ｚにあるか否かが判別される。Ｌ≧Ｘ２（Ｎ）のと
き、即ち機関の運転状態が第２の運転領域IIにあるとき
にはステップ６３５にジャンプし、第２の燃焼が行われ
る。
【０１２３】これに対してＬ＜Ｘ２（Ｎ）になると、即
ち機関の運転状態が境界領域Ｚにあるときにはステップ
６２８に進んで低温燃焼を行うべきであることを示す低
温燃焼フラグがセットされているか否かが判別される。
低温燃焼フラグがリセットされているときにはステップ
６２９に進んで排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡ
Ｖから図２２に示す関係に基づき許容下限温度Ｔｍｉｎ
が算出される。
ち機関の運転状態が境界領域Ｚにあるときにはステップ
６２８に進んで低温燃焼を行うべきであることを示す低
温燃焼フラグがセットされているか否かが判別される。
低温燃焼フラグがリセットされているときにはステップ
６２９に進んで排気ガス温ＴＥの平均下降速度ΔＴＥＡ
Ｖから図２２に示す関係に基づき許容下限温度Ｔｍｉｎ
が算出される。
【０１２４】次いでステップ６３０では触媒１９下流の
排気ガス温ＴＥが許容下限温度Ｔｍｉｎよりも低くなっ
たか否かが判別される。ＴＥ≧Ｔｍｉｎのときにはステ
ップ６３１に進んで温度センサ４５により検出された触
媒１９上流の排気ガス温ＴＥＩが予め定められた温度、
例えば２５０℃よりも高いか否かが判別される。ＴＥＩ
≧２５０℃のときにはステップ６３５に進み、第２の燃
焼が行われる。
排気ガス温ＴＥが許容下限温度Ｔｍｉｎよりも低くなっ
たか否かが判別される。ＴＥ≧Ｔｍｉｎのときにはステ
ップ６３１に進んで温度センサ４５により検出された触
媒１９上流の排気ガス温ＴＥＩが予め定められた温度、
例えば２５０℃よりも高いか否かが判別される。ＴＥＩ
≧２５０℃のときにはステップ６３５に進み、第２の燃
焼が行われる。
【０１２５】一方、ステップ６３０においてＴＥ＜Ｔｍ
ｉｎになったと判断されたとき、又はステップ６３１に
おいてＴＥＩ＜２５０℃であると判断されたときにはス
テップ６３２に進んで低温燃焼フラグがセットされる。
次いでステップ６０４に進んで低温燃焼に切換えられ
る。低温燃焼フラグがセットされると次の処理サイクル
ではステップ６２８において低温燃焼フラグがセットさ
れていると判断されるのでステップ６３３に進み、排気
ガス温ＴＥが許容上限温度、例えば６５０℃よりも高い
か否かが判別される。ＴＥ≦６５０℃のときにはステッ
プ６０４に進み、低温燃焼が行われる。これに対してＴ
Ｅ＞６５０℃になるとステップ６３４に進んで低温燃焼
フラグがリセットされる。次いでステップ６３５に進ん
で第２の燃焼に切換えられる。
ｉｎになったと判断されたとき、又はステップ６３１に
おいてＴＥＩ＜２５０℃であると判断されたときにはス
テップ６３２に進んで低温燃焼フラグがセットされる。
次いでステップ６０４に進んで低温燃焼に切換えられ
る。低温燃焼フラグがセットされると次の処理サイクル
ではステップ６２８において低温燃焼フラグがセットさ
れていると判断されるのでステップ６３３に進み、排気
ガス温ＴＥが許容上限温度、例えば６５０℃よりも高い
か否かが判別される。ＴＥ≦６５０℃のときにはステッ
プ６０４に進み、低温燃焼が行われる。これに対してＴ
Ｅ＞６５０℃になるとステップ６３４に進んで低温燃焼
フラグがリセットされる。次いでステップ６３５に進ん
で第２の燃焼に切換えられる。
【０１２６】一方、ステップ６２２においてＬ＜Ｙ
（Ｎ）であると判別されたときにはステップ６２３に進
んでフラグＩがセットされ、次いでステップ６２４にお
いて低温燃焼フラグがリセットされる。次いでステップ
６０４に進んで低温燃焼に切換えられる。
（Ｎ）であると判別されたときにはステップ６２３に進
んでフラグＩがセットされ、次いでステップ６２４にお
いて低温燃焼フラグがリセットされる。次いでステップ
６０４に進んで低温燃焼に切換えられる。
【０１２７】
【発明の効果】燃焼室内の既燃ガス温を上昇させたいと
きに第２の燃焼から第１の燃焼に切換えることにより燃
焼室内の既燃ガス温を上昇させることができる。
きに第２の燃焼から第１の燃焼に切換えることにより燃
焼室内の既燃ガス温を上昇させることができる。
【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。
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。
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。
る。
【図７】燃焼室内における平均ガス温Ｔｇと、燃料およ
びその周囲のガス温Ｔｆの変化を示す図である。
びその周囲のガス温Ｔｆの変化を示す図である。
【図８】第１の運転領域Ｉ、第２の運転領域IIおよび境
界領域Ｚを示す図である。
界領域Ｚを示す図である。
【図９】ΔＬ（Ｎ）と機関回転数Ｎとの関係を示す図で
ある。
ある。
【図１０】空燃比センサの出力を示す図である。
【図１１】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１２】第１の境界Ｘ１（Ｎ）および第３の境界Ｘ２
（Ｎ）の制御方法を説明するための図である。
（Ｎ）の制御方法を説明するための図である。
【図１３】Ｋ（Ｔ）1 ，Ｋ（Ｔ）2 およびＫ（Ｎ）を示
す図である。
す図である。
【図１４】第１の運転領域Ｉおよび境界領域Ｚにおける
空燃比を示す図である。
空燃比を示す図である。
【図１５】目標空燃比のマップを示す図である。
【図１６】スロットル弁の目標開度のマップを示す図で
ある。
ある。
【図１７】ＥＧＲ制御弁の目標基本開度を示す図であ
る。
る。
【図１８】第２の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
る。
【図１９】スロットル弁の目標開度等を示す図である。
【図２０】触媒への流入排気ガス温Ｔａおよび触媒床温
度Ｔｂ，Ｔｃを示す図である。
度Ｔｂ，Ｔｃを示す図である。
【図２１】低温燃焼と第２の燃焼との切換えを説明する
ための図である。
ための図である。
【図２２】許容下限温度Ｔｍｉｎを示す図である。
【図２３】触媒床温度の変化を示す図である。
【図２４】触媒からのＳＯx の脱離処理を説明するため
の図である。
の図である。
【図２５】低温燃焼領域および境界領域を制御するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図２６】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
である。
【図２７】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
である。
【図２８】時間割込みルーチンを示す図である。
【図２９】クランク角割込みルーチンを示す図である。
【図３０】時間割込みルーチンを示す図である。
【図３１】低温燃焼と第２の燃焼の切換えの別の実施例
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図３２】機関の運転を制御するための別の実施例を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図３３】機関の運転を制御するための別の実施例を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図３４】機関の運転を制御するための別の実施例を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
６…燃料噴射弁 １６…スロットル弁 １９…触媒 ２３…ＥＧＲ制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０Ｍ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ (72)発明者 安部 司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (20)
- 【請求項１】 燃焼室内に供給される再循環排気ガス量
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、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を更に増
大していくと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圧縮着火式内燃機関において、煤の
発生量がピークとなる再循環排気ガス量よりも燃焼室内
に供給される再循環排気ガス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再循環
ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が
少ない第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段と、燃
焼室内の既燃ガス温を上昇すべきか否か又は燃焼室から
排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきか否かを判
断する判断手段とを具備し、上記第２の燃焼が行われて
いるときに燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである又
は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべ
きであると判断されたときには上記第１の燃焼に切換え
るようにした圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項２】 上記第１の燃焼状態における排気ガス再
循環率がほぼ５５パーセント以上である請求項１に記載
の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項３】 上記第１の燃焼状態における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度は排気ガス中のＮＯx 量が
１０p.p.m 前後又はそれ以下となる温度である請求項１
に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項４】 機関排気通路内に酸化機能を有する触媒
を配置し、該判断手段は触媒を活性化状態に維持するた
めに燃焼室内の既燃ガス温を上昇させる必要があるとき
又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大さ
せる必要があるときには燃焼室内の既燃ガス温を上昇す
べきである又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの
量を増大すべきであると判断する請求項１に記載の圧縮
着火式内燃機関。 - 【請求項５】 機関排気通路内に酸化機能を有する触媒
を配置し、該判断手段は触媒を活性化状態に維持するた
めに燃焼室内の既燃ガス温を上昇させかつ燃焼室から排
出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させる必要があると
きに燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである又は燃焼
室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであ
ると判断する請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項６】 該触媒が酸化触媒、三元触媒又はＮＯx
吸収剤の少くとも一つからなる請求項５に記載の圧縮着
火式内燃機関。 - 【請求項７】 上記第１の燃焼状態では未燃炭化水素が
煤の形ではなく煤の前駆体又はそれ以前の形でもって燃
焼室から排出され、燃焼室から排出された未燃炭化水素
が上記触媒によって酸化される請求項５の圧縮着火式内
燃機関。 - 【請求項８】 上記触媒の温度を代表する代表温度を検
出する検出手段を具備し、該判断手段は該代表温度に基
づいて燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである又は燃
焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきで
あると判断する請求項５に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項９】 上記検出手段が上記触媒下流の機関排気
通路内に配置された温度センサからなり、上記代表温度
が該触媒から流出した排気ガスの温度であり、該判断手
段は該排気ガスの温度が予め定められた温度まで低下し
たときに触媒を活性化状態に維持すべく燃焼室内の既燃
ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出される未
燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断する請求項
８に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１０】 該予め定められた温度は該排気ガスの
温度の低下速度が速いほど高くされる請求項９に記載の
圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１１】 上記検出手段が上記触媒上流の機関排
気通路内に配置された温度センサからなり、上記代表温
度が該触媒に流入する排気ガスの温度であり、該判断手
段は該排気ガスの温度が予め定められた温度まで低下し
たときに触媒を活性化状態に維持すべく燃焼室内の既燃
ガス温を上昇すべきである又は燃焼室から排出される未
燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると判断する請求項
８に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１２】 上記予め定められた温度が一定温度で
ある請求項１１に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１３】 上記第２の燃焼が行われているときに
燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべきである又は燃焼室か
ら排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大すべきであると
判断されたときには一時的に上記第１の燃焼に切換えら
れる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１４】 上記第１の燃焼から第２の燃焼に切換
えられるときに空燃比を一時的にリッチした後に第２の
燃焼に切換えられる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機
関。 - 【請求項１５】 機関の運転領域を第１の燃焼が行われ
る低負荷側の第１の運転領域と、第２の燃焼が行われる
高負荷側の第２の運転領域と、第１の運転領域と第２の
運転領域との間にあって第１の燃焼と第２の燃焼が選択
的に行われる境界領域とに分割され、該境界領域では通
常第２の燃焼が行われ、該境界領域において第２の燃焼
が行われているときに燃焼室内の既燃ガス温を上昇すべ
きである又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量
を増大すべきであると判断されたときに第１の燃焼に切
換えられる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１６】 上記判断手段は燃焼室内の既燃ガス温
を上昇すべきか否か又は燃焼室から排出される未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯの量を増大すべきか否か、および燃焼室内の既
燃ガス温を下降すべきか否か又は燃焼室から排出される
未燃ＨＣ，ＣＯの量を減少すべきか否かを判断し、上記
第２の燃焼が行われているときに燃焼室内の既燃ガス温
を上昇すべきである又は燃焼室から排出される未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯの量を増大すべきであると判断されたときには
上記第１の燃焼に切換え、上記第１の燃焼が行われてい
るときに燃焼室内の既燃ガス温を下降すべきである又は
燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を減少すべき
であると判断されたときには上記第２の燃焼に切換える
請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１７】 機関排気通路内に酸化機能を有する触
媒を配置し、該触媒の温度を代表する代表温度を検出す
る検出手段を具備し、第２の燃焼が行われているときに
該代表温度が予め定められた許容下限温度まで低下した
ときには燃焼室内の既燃ガス温を上昇させるべく又は燃
焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させるべ
く第１の燃焼に切換えられ、第１の燃焼が行われている
ときに該代表温度が予め定められた許容上限温度まで上
昇したときには燃焼室内の既燃ガス温を下降させるべく
又は燃焼室から排出される未燃ＨＣ，ＣＯの量を減少さ
せるべく第２の燃焼に切換えられる請求項１６に記載の
圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１８】 上記許容下限温度は触媒を活性化状態
に維持するのに必要な温度であり、上記許容上限温度は
触媒の劣化を抑制するのに必要な温度である請求項１７
に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１９】 機関排気通路内に酸化機能を有する触
媒を配置し、該触媒へのＳＯx 吸着量を代表する累積値
を算出する算出手段を具備し、該累積値が予め定められ
た値を越えかつ触媒温度が触媒に吸着されているＳＯx
を脱離する温度を越えたときには空燃比がリッチである
第１の燃焼を行う請求項１に記載の圧縮着火式内燃機
関。 - 【請求項２０】 上記累積値が運転時間、走行距離又は
供給燃料量のいずれかの累積値である請求項１９に記載
の圧縮着火式内燃機関。
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