JP3463576B2 - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関Info
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- Japan
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- air
- fuel ratio
- target
- exhaust gas
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
- F02B29/04—Cooling of air intake supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
- F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
- F02M26/46—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。
【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。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３
０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。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３
０パーセントから５０パーセント程度に抑えられてい
る。
【０００５】このように従来ではＥＧＲ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ＥＧ
Ｒ率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてＮＯ
x 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Ｎ
Ｏx およびスモークが発生してしまうのが現状である。
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりＥＧ
Ｒ率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてＮＯ
x 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Ｎ
Ｏx 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
いことが見い出されたのである。また、このときにはＮ
Ｏx 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
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびＮＯ
x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
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言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。
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
いことが見い出されたのである。また、このときにはＮ
Ｏx 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
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびＮＯ
x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
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言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。この新たな燃焼システムを採用した内燃
機関については本出願人により既に出願されている（特
願平９−３０５８５０号）。
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。この新たな燃焼システムを採用した内燃
機関については本出願人により既に出願されている（特
願平９−３０５８５０号）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところでこの新たな燃
焼のもとではＥＧＲガス量が燃焼に大きな影響を与え、
斯くして機関の運転状態に対して良好な燃焼を行いうる
最適なＥＧＲ率が存在する。従ってこの新たな燃焼のも
とで良好な燃焼を確保するためにはＥＧＲ率を機関の運
転状態に応じた最適なＥＧＲ率に制御する必要がある。
焼のもとではＥＧＲガス量が燃焼に大きな影響を与え、
斯くして機関の運転状態に対して良好な燃焼を行いうる
最適なＥＧＲ率が存在する。従ってこの新たな燃焼のも
とで良好な燃焼を確保するためにはＥＧＲ率を機関の運
転状態に応じた最適なＥＧＲ率に制御する必要がある。
【００１０】ところでＥＧＲ率は前述の如くＥＧＲガス
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量）で表されるのでＥＧ
Ｒガス量および吸入空気量がわかればＥＧＲ率を求める
ことができ、ＥＧＲ率を求めることができればＥＧＲガ
ス量又は吸入空気量、或いはＥＧＲガス量と吸入空気量
の双方を制御することによってＥＧＲ率を機関の運転状
態に応じた最適なＥＧＲ率に制御することができる。
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量）で表されるのでＥＧ
Ｒガス量および吸入空気量がわかればＥＧＲ率を求める
ことができ、ＥＧＲ率を求めることができればＥＧＲガ
ス量又は吸入空気量、或いはＥＧＲガス量と吸入空気量
の双方を制御することによってＥＧＲ率を機関の運転状
態に応じた最適なＥＧＲ率に制御することができる。
【００１１】しかしながらこの場合、実際問題として吸
気通路内に再循環せしめられるＥＧＲガス量を検出する
のは困難であり、従って他の何らかの方法によってＥＧ
Ｒ率を機関の運転状態に応じた最適なＥＧＲ率に制御す
る必要がある。
気通路内に再循環せしめられるＥＧＲガス量を検出する
のは困難であり、従って他の何らかの方法によってＥＧ
Ｒ率を機関の運転状態に応じた最適なＥＧＲ率に制御す
る必要がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そこで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
なくなる内燃機関において、機関吸気通路内に再循環排
気ガスを供給すると共に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
ス量を多くすることによ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煤が生成される温度よ
りも低い温度に抑制し、燃焼室内に供給される吸入空気
量を機関の運転状態に応じた予め定められた吸入空気量
に制御するための吸入空気量制御手段と、吸気通路内の
圧力を検出する圧力検出手段と、吸気通路内の圧力に基
づいて排気ガス再循環率が目標排気ガス再循環率となる
ように再循環排気ガス量を制御する再循環排気ガス量制
御手段とを具備している。
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
なくなる内燃機関において、機関吸気通路内に再循環排
気ガスを供給すると共に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
ス量を多くすることによ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煤が生成される温度よ
りも低い温度に抑制し、燃焼室内に供給される吸入空気
量を機関の運転状態に応じた予め定められた吸入空気量
に制御するための吸入空気量制御手段と、吸気通路内の
圧力を検出する圧力検出手段と、吸気通路内の圧力に基
づいて排気ガス再循環率が目標排気ガス再循環率となる
ように再循環排気ガス量を制御する再循環排気ガス量制
御手段とを具備している。
【００１３】即ち、吸入空気量又はＥＧＲガス量が少な
くなれば吸気通路内の圧力は低くなり、これに対して吸
入空気量又はＥＧＲガス量が多くなれば吸気通路内の圧
力は高くなる。即ち、吸気通路内の圧力は吸入空気量と
ＥＧＲガス量の和によって定まることになる。ところで
１番目の発明では吸入空気量制御手段によって吸入空気
量が予め定められた吸入空気量に制御されており、従っ
てこのとき吸気通路内の圧力からＥＧＲガス量が予め定
められたＥＧＲガス量であるか否か、即ちＥＧＲ率が目
標ＥＧＲ率となっているか否かを判断できることにな
る。
くなれば吸気通路内の圧力は低くなり、これに対して吸
入空気量又はＥＧＲガス量が多くなれば吸気通路内の圧
力は高くなる。即ち、吸気通路内の圧力は吸入空気量と
ＥＧＲガス量の和によって定まることになる。ところで
１番目の発明では吸入空気量制御手段によって吸入空気
量が予め定められた吸入空気量に制御されており、従っ
てこのとき吸気通路内の圧力からＥＧＲガス量が予め定
められたＥＧＲガス量であるか否か、即ちＥＧＲ率が目
標ＥＧＲ率となっているか否かを判断できることにな
る。
【００１４】この場合、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率である
ときの吸気通路内の圧力に比べて吸気通路内の圧力が低
い場合にはＥＧＲガス量が不足していることになり、こ
の場合にはＥＧＲガス量を増大させればＥＧＲ率が目標
ＥＧＲ率となる。これに対し、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率
であるときの吸気通路内の圧力に比べて吸気通路内の圧
力が高い場合にはＥＧＲガス量が過剰であることにな
り、この場合にはＥＧＲガス量を減少させればＥＧＲ率
が目標ＥＧＲ率となる。即ち、吸気通路内の圧力に基づ
きＥＧＲ量を制御することによってＥＧＲ率を目標ＥＧ
Ｒ率に制御することができる。
ときの吸気通路内の圧力に比べて吸気通路内の圧力が低
い場合にはＥＧＲガス量が不足していることになり、こ
の場合にはＥＧＲガス量を増大させればＥＧＲ率が目標
ＥＧＲ率となる。これに対し、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率
であるときの吸気通路内の圧力に比べて吸気通路内の圧
力が高い場合にはＥＧＲガス量が過剰であることにな
り、この場合にはＥＧＲガス量を減少させればＥＧＲ率
が目標ＥＧＲ率となる。即ち、吸気通路内の圧力に基づ
きＥＧＲ量を制御することによってＥＧＲ率を目標ＥＧ
Ｒ率に制御することができる。
【００１５】２番目の発明では１番目の発明において、
排気ガス再循環率を目標排気ガス再循環率とするのに必
要な機関運転状態に応じた吸気通路内の目標圧力を予め
記憶した記憶手段を具備し、再循環排気ガス量制御手段
は吸気通路内の圧力が目標圧力となるように再循環排気
ガス量を制御するようにしている。３番目の発明では２
番目の発明において、再循環排気ガス量制御手段が機関
排気通路と機関吸気通路とを連結する排気ガス再循環通
路内に配置された排気ガス再循環制御弁を具備し、再循
環排気ガス量制御手段は吸気通路内の圧力が目標圧力と
なるように排気ガス再循環制御弁の開度を制御するよう
にしている。
排気ガス再循環率を目標排気ガス再循環率とするのに必
要な機関運転状態に応じた吸気通路内の目標圧力を予め
記憶した記憶手段を具備し、再循環排気ガス量制御手段
は吸気通路内の圧力が目標圧力となるように再循環排気
ガス量を制御するようにしている。３番目の発明では２
番目の発明において、再循環排気ガス量制御手段が機関
排気通路と機関吸気通路とを連結する排気ガス再循環通
路内に配置された排気ガス再循環制御弁を具備し、再循
環排気ガス量制御手段は吸気通路内の圧力が目標圧力と
なるように排気ガス再循環制御弁の開度を制御するよう
にしている。
【００１６】４番目の発明では１番目の発明において、
吸入空気量を検出するための吸入空気量検出手段と、検
出された吸入空気量に基づいて空燃比を機関の運転状態
に応じた目標空燃比に制御する空燃比制御手段とを具備
している。５番目の発明では４番目の発明において、燃
料噴射量を算出する算出手段を具備し、空燃比制御手段
は検出された吸入空気量と算出された燃料噴射量との比
が目標空燃比となるように吸入空気量を補正するように
している。
吸入空気量を検出するための吸入空気量検出手段と、検
出された吸入空気量に基づいて空燃比を機関の運転状態
に応じた目標空燃比に制御する空燃比制御手段とを具備
している。５番目の発明では４番目の発明において、燃
料噴射量を算出する算出手段を具備し、空燃比制御手段
は検出された吸入空気量と算出された燃料噴射量との比
が目標空燃比となるように吸入空気量を補正するように
している。
【００１７】６番目の発明では４番目の発明において、
空燃比を検出するための空燃比検出手段を具備し、空燃
比制御手段は検出された空燃比が目標空燃比となるよう
に吸入空気量を補正するようにしている。７番目の発明
では４番目の発明において、空燃比制御手段は検出され
た吸入空気量に基づいて空燃比を目標空燃比とするのに
必要な燃料噴射量を算出するようにしている。
空燃比を検出するための空燃比検出手段を具備し、空燃
比制御手段は検出された空燃比が目標空燃比となるよう
に吸入空気量を補正するようにしている。７番目の発明
では４番目の発明において、空燃比制御手段は検出され
た吸入空気量に基づいて空燃比を目標空燃比とするのに
必要な燃料噴射量を算出するようにしている。
【００１８】８番目の発明では１番目の発明において、
吸入空気量制御手段が機関吸気通路内に配置されたスロ
ットル弁を具備し、燃焼室内に供給される吸入空気量が
機関の運転状態に応じた予め定められた吸入空気量とな
るようにスロットル弁の開度が制御される。９番目の発
明では１番目の発明において、噴射時期を記憶した記憶
手段を具備し、噴射時期を記憶された噴射時期に基づい
て制御するようにしている。
吸入空気量制御手段が機関吸気通路内に配置されたスロ
ットル弁を具備し、燃焼室内に供給される吸入空気量が
機関の運転状態に応じた予め定められた吸入空気量とな
るようにスロットル弁の開度が制御される。９番目の発
明では１番目の発明において、噴射時期を記憶した記憶
手段を具備し、噴射時期を記憶された噴射時期に基づい
て制御するようにしている。
【００１９】１０番目の発明では９番目の発明におい
て、燃焼室内の燃焼圧を検出するための燃焼圧検出手段
を具備し、この燃焼圧に基づいて噴射時期を制御するよ
うにしている。１１番目の発明では１番目の発明におい
て、機関アイドリング運転時に機関回転数を目標アイド
リング回転数に制御する回転数制御手段を具備してい
る。
て、燃焼室内の燃焼圧を検出するための燃焼圧検出手段
を具備し、この燃焼圧に基づいて噴射時期を制御するよ
うにしている。１１番目の発明では１番目の発明におい
て、機関アイドリング運転時に機関回転数を目標アイド
リング回転数に制御する回転数制御手段を具備してい
る。
【００２０】１２番目の発明では１１番目の発明におい
て、回転数制御手段は燃料噴射量を制御することによっ
て機関回転数を目標アイドリング回転数に維持するよう
にしている。１３番目の発明では１１番目の発明におい
て、回転数制御手段は吸入空気量を制御することによっ
て機関回転数を目標アイドリング回転数に維持するよう
にしている。
て、回転数制御手段は燃料噴射量を制御することによっ
て機関回転数を目標アイドリング回転数に維持するよう
にしている。１３番目の発明では１１番目の発明におい
て、回転数制御手段は吸入空気量を制御することによっ
て機関回転数を目標アイドリング回転数に維持するよう
にしている。
【００２１】１４番目の発明では１番目の発明におい
て、吸入空気量制御手段が機関吸気通路内に配置された
スロットル弁を具備し、スロットル弁周りの吸気通路内
壁面部分を外方に向けて膨出させると共に外方に向けて
膨出せしめられた吸気通路内壁面部分の形状をスロット
ル弁が全閉位置から開弁するにつれてスロットル弁の弁
体周縁と吸気通路内壁面部分間の流路面積が徐々に増大
するような形状としている。
て、吸入空気量制御手段が機関吸気通路内に配置された
スロットル弁を具備し、スロットル弁周りの吸気通路内
壁面部分を外方に向けて膨出させると共に外方に向けて
膨出せしめられた吸気通路内壁面部分の形状をスロット
ル弁が全閉位置から開弁するにつれてスロットル弁の弁
体周縁と吸気通路内壁面部分間の流路面積が徐々に増大
するような形状としている。
【００２２】１５番目の発明では１番目の発明におい
て、排気ガス再循環率がほぼ５５パーセント以上であ
る。１６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ている。１７
番目の発明では１６番目の発明において、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。
て、排気ガス再循環率がほぼ５５パーセント以上であ
る。１６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ている。１７
番目の発明では１６番目の発明において、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。
【００２３】１８番目の発明では１番目の発明におい
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
段を具備している。
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
段を具備している。
【００２４】１９番目の発明では１８番目の発明におい
て、機関の運転領域を低負荷側の第１の運転領域と高負
荷側の第２の運転領域に分割し、第１の運転領域では第
１の燃焼を行い、第２の運転領域では第２の燃焼を行う
ようにしている。
て、機関の運転領域を低負荷側の第１の運転領域と高負
荷側の第２の運転領域に分割し、第１の運転領域では第
１の燃焼を行い、第２の運転領域では第２の燃焼を行う
ようにしている。
【００２５】
【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およびインタ
ークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャー
ジャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コ
ンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエア
クリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステッ
プモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置
される。また、スロットル弁２０上流の空気吸込管１７
内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検
出器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およびインタ
ークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャー
ジャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コ
ンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエア
クリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステッ
プモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置
される。また、スロットル弁２０上流の空気吸込管１７
内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検
出器２１が配置される。
【００２６】一方、排気ポート１０は排気マニホニド２
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排
気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵した
触媒コンバータ２６に連結される。排気マニホルド２２
内には空燃比センサ２７が配置される。触媒コンバータ
２６の出口部に連結された排気管２８とスロットル弁２
０下流の空気吸込管１７とはＥＧＲ通路２９を介して互
いに連結され、ＥＧＲ通路２９内にはステップモータ３
０により駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置される。ま
た、ＥＧＲ通路２９内にはＥＧＲ通路２９内を流れるＥ
ＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３２が配置さ
れる。図１に示される実施例では機関冷却水がインター
クーラ３２内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガ
スが冷却される。
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排
気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵した
触媒コンバータ２６に連結される。排気マニホルド２２
内には空燃比センサ２７が配置される。触媒コンバータ
２６の出口部に連結された排気管２８とスロットル弁２
０下流の空気吸込管１７とはＥＧＲ通路２９を介して互
いに連結され、ＥＧＲ通路２９内にはステップモータ３
０により駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置される。ま
た、ＥＧＲ通路２９内にはＥＧＲ通路２９内を流れるＥ
ＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３２が配置さ
れる。図１に示される実施例では機関冷却水がインター
クーラ３２内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガ
スが冷却される。
【００２７】一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結さ
れる。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づ
いてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結さ
れる。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づ
いてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
【００２８】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応
するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。燃焼室５内には燃焼室５内の圧力を検出するための
燃焼圧センサ３７が配置され、この燃焼圧センサ３７の
出力信号はピークホールド回路４９の入力端子Ｉに接続
される。ピークホールド回路４９の出力端子Ｏは対応す
るＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。また、スロットル弁２０下流の空気吸込管１７内に
は空気吸込管１７内の絶対圧を検出するための圧力セン
サ３８が取付けられ、この圧力センサ３８の出力信号は
対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力
される。
ータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応
するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。燃焼室５内には燃焼室５内の圧力を検出するための
燃焼圧センサ３７が配置され、この燃焼圧センサ３７の
出力信号はピークホールド回路４９の入力端子Ｉに接続
される。ピークホールド回路４９の出力端子Ｏは対応す
るＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。また、スロットル弁２０下流の空気吸込管１７内に
は空気吸込管１７内の絶対圧を検出するための圧力セン
サ３８が取付けられ、この圧力センサ３８の出力信号は
対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力
される。
【００２９】また、アクセルペダル５０にはアクセルペ
ダル５０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５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は
対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力
される。また、入力ポート４５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５２が接続される。更に、入力ポート４５に
は車速を表す車速センサ５３の出力パルスが入力され
る。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介
して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステップモータ
１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０、燃料ポ
ンプ３５およびピークホールド回路４９のリセット入力
端子Ｒに接続される。
ダル５０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５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は
対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力
される。また、入力ポート４５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５２が接続される。更に、入力ポート４５に
は車速を表す車速センサ５３の出力パルスが入力され
る。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介
して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステップモータ
１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０、燃料ポ
ンプ３５およびピークホールド回路４９のリセット入力
端子Ｒに接続される。
【００３０】図２はスロットル弁２０周りの拡大図を示
している。図２を参照すると、スロットル弁２０周りの
空気吸込管１７の内壁面部分１７ａ、即ち吸気通路３９
の内壁面部分１７ａは外方に向けて膨出せしめられてお
り、図２に示す実施例では吸気通路３９の内壁面部分１
７ａは円弧状の断面形状を有する。このように吸気通路
３９の内壁面部分１７ａの断面形状を円弧状にすると空
気吸込管１７が全体に亘って円筒状をなす場合に比べて
スロットル弁２０が全閉位置から開弁する際にスロット
ル弁２０の弁体周縁と内壁面部分１７ａ間の流路面積が
ゆるやかに増大することになる。云い換えると空気吸込
管１７が全体に亘って円筒状をなす場合に比べてスロッ
トル弁２０の回転角に対する流路面積の変化が小さくな
る。その結果、スロットル弁２０による吸入空気量の微
少な制御が可能となる。
している。図２を参照すると、スロットル弁２０周りの
空気吸込管１７の内壁面部分１７ａ、即ち吸気通路３９
の内壁面部分１７ａは外方に向けて膨出せしめられてお
り、図２に示す実施例では吸気通路３９の内壁面部分１
７ａは円弧状の断面形状を有する。このように吸気通路
３９の内壁面部分１７ａの断面形状を円弧状にすると空
気吸込管１７が全体に亘って円筒状をなす場合に比べて
スロットル弁２０が全閉位置から開弁する際にスロット
ル弁２０の弁体周縁と内壁面部分１７ａ間の流路面積が
ゆるやかに増大することになる。云い換えると空気吸込
管１７が全体に亘って円筒状をなす場合に比べてスロッ
トル弁２０の回転角に対する流路面積の変化が小さくな
る。その結果、スロットル弁２０による吸入空気量の微
少な制御が可能となる。
【００３１】図３に吸気通路３９の内壁面部分１７ａの
形状の別の実施例を示す。この実施例では吸気通路３９
の内壁面部分１７ａの断面形状がＶ字形をなす。この実
施例においても、空気吸込管１７が全体に亘って円筒状
をなす場合に比べてスロットル弁２０の回転角に対する
流路面積の変化が小さくなり、斯くしてスロットル弁２
０による吸入空気量の微少な制御が可能となる。
形状の別の実施例を示す。この実施例では吸気通路３９
の内壁面部分１７ａの断面形状がＶ字形をなす。この実
施例においても、空気吸込管１７が全体に亘って円筒状
をなす場合に比べてスロットル弁２０の回転角に対する
流路面積の変化が小さくなり、斯くしてスロットル弁２
０による吸入空気量の微少な制御が可能となる。
【００３２】図４は機関低負荷運転時にスロットル弁２
０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４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４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ＥＧＲ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。
０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４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４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ＥＧＲ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。
【００３３】図４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。
【００３４】図５（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが２１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５（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８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５（Ａ）と図５（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５（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図５
（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５（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８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５（Ａ）と図５（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５（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図５
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【００３５】図４および図５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４
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５からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図５（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４
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５からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図５（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。
【００３６】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４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６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６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４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４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６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６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４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。
【００３７】図４および図５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。
【００３８】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。
【００３９】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒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
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒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。本発明において採用されている新たな燃
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機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
を有する触媒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
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒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。本発明において採用されている新たな燃
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機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】図７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７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７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。
【００４５】図７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７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７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。
【００４６】また、図７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７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７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。
【００４７】図８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８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い
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８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い
る。
【００４８】図８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８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８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８に示す実施例では７
０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８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８
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Ｎ
Ｏx の発生量は極めて少量となる。
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８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８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８に示す実施例では７
０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８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８
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Ｎ
Ｏx の発生量は極めて少量となる。
【００４９】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８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８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。
【００５０】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限はＹであ
り、従って図８において要求負荷がＬ0 よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がＬ0 よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷がＬ0 より
も大きい領域では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しえなくなる。と
ころが図１に示されるようにＥＧＲ通路２９を介して過
給機の入口側即ち排気ターボチャージャ１５の空気吸込
管１７内にＥＧＲガスを再循環させると要求負荷がＬ0
よりも大きい領域においてＥＧＲ率を５５パーセント以
上、例えば７０パーセントに維持することができ、斯く
して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ことができる。即ち、空気
吸込管１７内におけるＥＧＲ率が例えば７０パーセント
になるようにＥＧＲガスを再循環させれば排気ターボチ
ャージャ１５のコンプレッサ１６により昇圧された吸入
ガスのＥＧＲ率も７０パーセントとなり、斯くしてコン
プレッサ１６により昇圧しうる限度まで燃料およびその
周囲のガス温度を煤が生成させる温度よりも低い温度に
維持することができる。従って、低温燃焼を生じさせる
ことのできる機関の運転領域を拡大することができるこ
とになる。要求負荷がＬ0 よりも大きい領域でＥＧＲ率
を５５パーセント以上にする際にはＥＧＲ制御弁３１が
全開せしめられ、スロットル弁２０が若干閉弁せしめら
れる。
焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限はＹであ
り、従って図８において要求負荷がＬ0 よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がＬ0 よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷がＬ0 より
も大きい領域では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しえなくなる。と
ころが図１に示されるようにＥＧＲ通路２９を介して過
給機の入口側即ち排気ターボチャージャ１５の空気吸込
管１７内にＥＧＲガスを再循環させると要求負荷がＬ0
よりも大きい領域においてＥＧＲ率を５５パーセント以
上、例えば７０パーセントに維持することができ、斯く
して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ことができる。即ち、空気
吸込管１７内におけるＥＧＲ率が例えば７０パーセント
になるようにＥＧＲガスを再循環させれば排気ターボチ
ャージャ１５のコンプレッサ１６により昇圧された吸入
ガスのＥＧＲ率も７０パーセントとなり、斯くしてコン
プレッサ１６により昇圧しうる限度まで燃料およびその
周囲のガス温度を煤が生成させる温度よりも低い温度に
維持することができる。従って、低温燃焼を生じさせる
ことのできる機関の運転領域を拡大することができるこ
とになる。要求負荷がＬ0 よりも大きい領域でＥＧＲ率
を５５パーセント以上にする際にはＥＧＲ制御弁３１が
全開せしめられ、スロットル弁２０が若干閉弁せしめら
れる。
【００５１】前述したように図８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空気量を図８に示
される空気量よりも少くしても、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、また空気量を図
８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１０p.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空気量を図８に示
される空気量よりも少くしても、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、また空気量を図
８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１０p.p.m 前後又はそれ以下にす
ることができる。
【００５２】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。
【００５３】このように、低温燃焼が行われているとき
に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。
に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。
【００５４】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比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施例では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃料
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、機関高負荷運転時には第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言い、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
が少い燃焼のことを言う。
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比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施例では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃料
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、機関高負荷運転時には第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言い、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
が少い燃焼のことを言う。
【００５５】図９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とを示してい
る。なお、図９において縦軸ＴＱは要求トルクを示して
おり、横軸Ｎは機関回転数を示している。また、図９に
おいてＸ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域II
との第１の境界を示しており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領
域Ｉと第２の運転領域IIとの第２の境界を示している。
第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIへの運転領域の
変化判断は第１の境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第２
の運転領域II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。
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とを示してい
る。なお、図９において縦軸ＴＱは要求トルクを示して
おり、横軸Ｎは機関回転数を示している。また、図９に
おいてＸ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域II
との第１の境界を示しており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領
域Ｉと第２の運転領域IIとの第２の境界を示している。
第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIへの運転領域の
変化判断は第１の境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第２
の運転領域II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。
【００５６】即ち、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トルクＴＱ
が機関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越え
ると運転領域が第２の運転領域IIに移ったと判断され、
従来の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求トル
クＴＱが機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）
よりも低くなると運転領域が第１の運転領域Ｉに移った
と判断され、再び低温燃焼が行われる。
にあって低温燃焼が行われているときに要求トルクＴＱ
が機関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越え
ると運転領域が第２の運転領域IIに移ったと判断され、
従来の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求トル
クＴＱが機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）
よりも低くなると運転領域が第１の運転領域Ｉに移った
と判断され、再び低温燃焼が行われる。
【００５７】このように第１の境界Ｘ（Ｎ）と第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも低トルク側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との
二つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の
理由は、第２の運転領域IIの高トルク側では比較的燃焼
温度が高く、このとき要求トルクＴＱが第１の境界Ｘ
（Ｎ）より低くなったとしてもただちに低温燃焼を行え
ないからである。即ち、要求トルクＴＱがかなり低くな
ったとき、即ち第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったと
きでなければただちに低温燃焼が開始されないからであ
る。第２の理由は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域II
間の運転領域の変化に対してヒステリシスを設けるため
である。
界Ｘ（Ｎ）よりも低トルク側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との
二つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の
理由は、第２の運転領域IIの高トルク側では比較的燃焼
温度が高く、このとき要求トルクＴＱが第１の境界Ｘ
（Ｎ）より低くなったとしてもただちに低温燃焼を行え
ないからである。即ち、要求トルクＴＱがかなり低くな
ったとき、即ち第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったと
きでなければただちに低温燃焼が開始されないからであ
る。第２の理由は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域II
間の運転領域の変化に対してヒステリシスを設けるため
である。
【００５８】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２５により良好に酸化せしめられる。触媒２
５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。
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２５により良好に酸化せしめられる。触媒２
５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。
【００５９】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Ｎ
ａ、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。
とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮ
ａ、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。
【００６０】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２５として用いるこ
とができる。図１０は空燃比センサ２７の出力を示して
いる。図１０に示されたように空燃比センサ２７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２７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２５として用いるこ
とができる。図１０は空燃比センサ２７の出力を示して
いる。図１０に示されたように空燃比センサ２７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２７の出力電流Ｉから空燃比を知ることができ
る。
【００６１】次に図１１を参照しつつ第１の運転領域Ｉ
および第２の運転領域IIにおける運転制御について概略
的に説明する。図１１は要求トルクＴＱに対するスロッ
トル弁２０の開度、ＥＧＲ制御弁３１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１
１に示されるように要求トルクＴＱの低い第１の運転領
域Ｉではスロットル弁２０の開度は要求負荷Ｌが高くな
るにつれて全閉近くから２／３開度程度まで徐々に増大
せしめられ、ＥＧＲ制御弁３１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
燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされてい
る。
および第２の運転領域IIにおける運転制御について概略
的に説明する。図１１は要求トルクＴＱに対するスロッ
トル弁２０の開度、ＥＧＲ制御弁３１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１
１に示されるように要求トルクＴＱの低い第１の運転領
域Ｉではスロットル弁２０の開度は要求負荷Ｌが高くな
るにつれて全閉近くから２／３開度程度まで徐々に増大
せしめられ、ＥＧＲ制御弁３１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
燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされてい
る。
【００６２】言い換えると第１の運転領域ＩではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁２０の
開度およびＥＧＲ制御弁３１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２７の出力信号に基
づいてＥＧＲ制御弁３１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、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁２０の
開度およびＥＧＲ制御弁３１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２７の出力信号に基
づいてＥＧＲ制御弁３１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。
【００６３】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁２０は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
３１も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２
０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２０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
弁２０は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
３１も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２
０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２０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００６４】一方、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ
から第２の運転領域IIに変わるとスロットル弁２０の開
度が２／３開度程度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７）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。
から第２の運転領域IIに変わるとスロットル弁２０の開
度が２／３開度程度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７）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。
【００６５】第２の運転領域IIでは第２の燃焼、即ち従
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。この第２の運
転領域IIではスロットル弁２０は一部を除いて全開状態
に保持され、ＥＧＲ制御弁３１の開度は要求トルクＴＱ
が高くなると次第に小さくされる。また、この運転領域
IIではＥＧＲ率は要求トルクＴＱが高くなるほど低くな
り、空燃比は要求トルクＴＱが高くなるほど小さくな
る。ただし、空燃比は要求トルクＴＱが高くなってもリ
ーン空燃比とされる。また、第２の運転領域IIでは噴射
開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
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。この第２の運
転領域IIではスロットル弁２０は一部を除いて全開状態
に保持され、ＥＧＲ制御弁３１の開度は要求トルクＴＱ
が高くなると次第に小さくされる。また、この運転領域
IIではＥＧＲ率は要求トルクＴＱが高くなるほど低くな
り、空燃比は要求トルクＴＱが高くなるほど小さくな
る。ただし、空燃比は要求トルクＴＱが高くなってもリ
ーン空燃比とされる。また、第２の運転領域IIでは噴射
開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
【００６６】図１２（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセ
ルペダル５０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を
示している。なお、図１２（Ａ）において各曲線は等ト
ルク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトル
クが零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝
ａ，ＴＱ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求ト
ルクが高くなる。図１２（Ａ）に示される要求トルクＴ
Ｑは図１２（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル５０
の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ４２内に記憶されている。本発明による実施
例では図１２（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル５
０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルク
ＴＱがまず初めに算出され、この要求トルクＴＱに基づ
いて燃料噴射量等が算出される。
ルペダル５０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を
示している。なお、図１２（Ａ）において各曲線は等ト
ルク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトル
クが零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝
ａ，ＴＱ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求ト
ルクが高くなる。図１２（Ａ）に示される要求トルクＴ
Ｑは図１２（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル５０
の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ４２内に記憶されている。本発明による実施
例では図１２（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル５
０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルク
ＴＱがまず初めに算出され、この要求トルクＴＱに基づ
いて燃料噴射量等が算出される。
【００６７】図１３は第１の運転領域Ｉにおける空燃比
Ａ／Ｆを示している。図１３において、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比例配分
により定められる。図１３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では要求トルクＴＱが低くなるほど空燃比Ａ／
Ｆがリーンとされる。
Ａ／Ｆを示している。図１３において、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比例配分
により定められる。図１３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では要求トルクＴＱが低くなるほど空燃比Ａ／
Ｆがリーンとされる。
【００６８】即ち、要求トルクＴＱが低くなるほど燃焼
による発熱量が少くなる。従って要求トルクＴＱ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１３に示されるように要求トルクＴＱ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
要求トルクＴＱが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大き
くされる。
による発熱量が少くなる。従って要求トルクＴＱ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１３に示されるように要求トルクＴＱ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
要求トルクＴＱが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大き
くされる。
【００６９】図１４（Ａ）は第１の運転領域Ｉにおける
噴射量Ｑを示しており、図１４（Ｂ）は第１の運転領域
Ｉにおける基準噴射開始時期θＳを示している。図１４
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉにおける噴射
量Ｑは要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として
マップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されており、図１
４（Ｂ）に示されるように第１の運転領域Ｉにおける基
準噴射開始時期θＳも要求トルクＴＱおよび機関回転数
Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶さ
れている。
噴射量Ｑを示しており、図１４（Ｂ）は第１の運転領域
Ｉにおける基準噴射開始時期θＳを示している。図１４
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉにおける噴射
量Ｑは要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として
マップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されており、図１
４（Ｂ）に示されるように第１の運転領域Ｉにおける基
準噴射開始時期θＳも要求トルクＴＱおよび機関回転数
Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶さ
れている。
【００７０】また、空燃比を機関の運転状態に応じた図
１３に示す目標空燃比Ａ／ＦとしかつＥＧＲ率を機関の
運転状態に応じた目標ＥＧＲ率とするのに必要なスロッ
トル弁２０の目標開度ＳＴが図１５（Ａ）に示されるよ
うに要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマ
ップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比
を機関の運転状態に応じた図１３に示す目標空燃比Ａ／
ＦとしかつＥＧＲ率を機関の運転状態に応じた目標ＥＧ
Ｒ率とするのに必要なＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥ
が図１５（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２
内に記憶されている。
１３に示す目標空燃比Ａ／ＦとしかつＥＧＲ率を機関の
運転状態に応じた目標ＥＧＲ率とするのに必要なスロッ
トル弁２０の目標開度ＳＴが図１５（Ａ）に示されるよ
うに要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマ
ップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比
を機関の運転状態に応じた図１３に示す目標空燃比Ａ／
ＦとしかつＥＧＲ率を機関の運転状態に応じた目標ＥＧ
Ｒ率とするのに必要なＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥ
が図１５（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２
内に記憶されている。
【００７１】更に本発明では空燃比が機関の運転状態に
応じた図１３に示す目標空燃比Ａ／ＦとされかつＥＧＲ
率が機関の運転状態に応じた目標ＥＧＲ率とされたとき
のスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の圧力ＰＭ
０が図１５（Ｃ）に示されるように要求トルクＴＱおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４
２内に記憶されている。
応じた図１３に示す目標空燃比Ａ／ＦとされかつＥＧＲ
率が機関の運転状態に応じた目標ＥＧＲ率とされたとき
のスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の圧力ＰＭ
０が図１５（Ｃ）に示されるように要求トルクＴＱおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４
２内に記憶されている。
【００７２】図１６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１６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。図
１７（Ａ）は第２の運転領域IIにおける噴射量Ｑを示し
ており、図１７（Ｂ）は第２の運転領域IIにおける噴射
開始時期θＳを示している。図１７（Ａ）に示されるよ
うに第２の運転領域IIにおける噴射量Ｑは要求トルクＴ
Ｑおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲ
ＯＭ４２内に記憶されており、図１７（Ｂ）に示される
ように第２の運転領域IIにおける噴射開始時期θＳも要
求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの
形で予めＲＯＭ４２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１６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。図
１７（Ａ）は第２の運転領域IIにおける噴射量Ｑを示し
ており、図１７（Ｂ）は第２の運転領域IIにおける噴射
開始時期θＳを示している。図１７（Ａ）に示されるよ
うに第２の運転領域IIにおける噴射量Ｑは要求トルクＴ
Ｑおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲ
ＯＭ４２内に記憶されており、図１７（Ｂ）に示される
ように第２の運転領域IIにおける噴射開始時期θＳも要
求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの
形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００７３】また、空燃比を図１６に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁２０の目標開度ＳＴが図１
８（Ａ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回
転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記
憶されており、空燃比を図１６に示す目標空燃比とする
のに必要なＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが図１８
（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回転
数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶
されている。
するのに必要なスロットル弁２０の目標開度ＳＴが図１
８（Ａ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回
転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記
憶されており、空燃比を図１６に示す目標空燃比とする
のに必要なＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが図１８
（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回転
数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶
されている。
【００７４】さて、第１の運転領域Ｉにおいては噴射量
を図１４（Ａ）に示すマップから算出された噴射量Ｑと
し、スロットル弁２０の開度を図１５（Ａ）に示す目標
開度ＳＴとし、ＥＧＲ制御弁３１の開度を図１５（Ｂ）
に示す目標開度ＳＥとすると基本的には空燃比が図１３
に示す目標空燃比Ａ／Ｆとなり、ＥＧＲ率がそのときの
要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに応じた目標ＥＧＲ
率となる。また、噴射量が図１４（Ａ）に示す噴射量Ｑ
とされた状態で空燃比が図１３に示す目標空燃比Ａ／Ｆ
とされるのでこのとき吸入空気量はこのときの要求トル
クＴＱおよび機関回転数Ｎに応じた目標吸入空気量とな
っている。また、このときＥＧＲガス量もこのときの要
求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに応じた目標ＥＧＲガ
ス量となっている。
を図１４（Ａ）に示すマップから算出された噴射量Ｑと
し、スロットル弁２０の開度を図１５（Ａ）に示す目標
開度ＳＴとし、ＥＧＲ制御弁３１の開度を図１５（Ｂ）
に示す目標開度ＳＥとすると基本的には空燃比が図１３
に示す目標空燃比Ａ／Ｆとなり、ＥＧＲ率がそのときの
要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに応じた目標ＥＧＲ
率となる。また、噴射量が図１４（Ａ）に示す噴射量Ｑ
とされた状態で空燃比が図１３に示す目標空燃比Ａ／Ｆ
とされるのでこのとき吸入空気量はこのときの要求トル
クＴＱおよび機関回転数Ｎに応じた目標吸入空気量とな
っている。また、このときＥＧＲガス量もこのときの要
求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに応じた目標ＥＧＲガ
ス量となっている。
【００７５】ところでスロットル弁２０下流の空気吸込
管１７内の圧力はスロットル弁２０下流の空気吸込管１
７内に流入する吸入空気量とＥＧＲガス量によって定ま
る。従って上述の如く吸入空気量およびＥＧＲガス量が
夫々目標値となっているときにはスロットル弁２０下流
の空気吸込管１７内の圧力はこれら目標値に応じた圧力
となっており、このときの圧力は要求トルクＴＱおよび
機関回転数Ｎに応じた図１５（Ｃ）に示される目標圧力
ＰＭ０に一致する。
管１７内の圧力はスロットル弁２０下流の空気吸込管１
７内に流入する吸入空気量とＥＧＲガス量によって定ま
る。従って上述の如く吸入空気量およびＥＧＲガス量が
夫々目標値となっているときにはスロットル弁２０下流
の空気吸込管１７内の圧力はこれら目標値に応じた圧力
となっており、このときの圧力は要求トルクＴＱおよび
機関回転数Ｎに応じた図１５（Ｃ）に示される目標圧力
ＰＭ０に一致する。
【００７６】ところが実際には部品の寸法のばらつき
や、経年変化や、スロットル弁２０又はＥＧＲ制御弁３
１の目詰りによって噴射量、スロットル弁２０の開度お
よびＥＧＲ制御弁３１の開度を対応するマップに基づい
て定めても空燃比が図１３に示す空燃比と正確に一致せ
ず、またＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率からずれてしまう。そ
こで本発明による第１実施例では目標噴射量Ｑから空燃
比を目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な目標吸入空気量
を算出し、質量流量検出器２１により検出された吸入空
気の質量流量（以下、単に吸入空気量という）が目標吸
入空気量となるようにスロットル弁２０の開度を補正
し、それによって空燃比を目標空燃比に正確に一致させ
るようにしている。
や、経年変化や、スロットル弁２０又はＥＧＲ制御弁３
１の目詰りによって噴射量、スロットル弁２０の開度お
よびＥＧＲ制御弁３１の開度を対応するマップに基づい
て定めても空燃比が図１３に示す空燃比と正確に一致せ
ず、またＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率からずれてしまう。そ
こで本発明による第１実施例では目標噴射量Ｑから空燃
比を目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な目標吸入空気量
を算出し、質量流量検出器２１により検出された吸入空
気の質量流量（以下、単に吸入空気量という）が目標吸
入空気量となるようにスロットル弁２０の開度を補正
し、それによって空燃比を目標空燃比に正確に一致させ
るようにしている。
【００７７】このように第１実施例においては空燃比を
目標空燃比に正確に一致させる、即ち吸入空気量を目標
吸入空気量に正確に一致せしめるようにしているのでこ
のときＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量に一致していれ
ばスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の圧力は図
１５（Ｃ）に示される目標圧力ＰＭ０に一致することに
なる。云い換えるとこのときスロットル弁２０下流の空
気吸込管１７内の圧力が図１５（Ｃ）に示される目標圧
力ＰＭ０からずれている場合にはＥＧＲガス量が目標Ｅ
ＧＲガス量に一致しておらず、斯くしてＥＧＲ率が目標
ＥＧＲ率に一致していないことになる。
目標空燃比に正確に一致させる、即ち吸入空気量を目標
吸入空気量に正確に一致せしめるようにしているのでこ
のときＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量に一致していれ
ばスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の圧力は図
１５（Ｃ）に示される目標圧力ＰＭ０に一致することに
なる。云い換えるとこのときスロットル弁２０下流の空
気吸込管１７内の圧力が図１５（Ｃ）に示される目標圧
力ＰＭ０からずれている場合にはＥＧＲガス量が目標Ｅ
ＧＲガス量に一致しておらず、斯くしてＥＧＲ率が目標
ＥＧＲ率に一致していないことになる。
【００７８】そこで本発明による実施例ではスロットル
弁２０下流の圧力が図１５（Ｃ）に示される目標圧力Ｐ
Ｍ０からずれている場合にはスロットル弁２０下流の圧
力が図１５（Ｃ）に示される目標圧力となるようにＥＧ
Ｒ制御弁３１の開度を制御し、それによってＥＧＲ率を
目標ＥＧＲ率に一致させるようにしている。また、第１
実施例においては機関アイドリング運転時に機関回転数
が目標アイドリング回転数となるように機関回転数を制
御している。第１実施例ではこの機関回転数の制御は燃
料噴射量を制御することによって行われる。この場合で
も空燃比は目標空燃比となるように制御される。また、
スロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の圧力が目標
圧力となるようにＥＧＲ制御弁３１の開度が制御され、
斯くしてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように制御され
る。
弁２０下流の圧力が図１５（Ｃ）に示される目標圧力Ｐ
Ｍ０からずれている場合にはスロットル弁２０下流の圧
力が図１５（Ｃ）に示される目標圧力となるようにＥＧ
Ｒ制御弁３１の開度を制御し、それによってＥＧＲ率を
目標ＥＧＲ率に一致させるようにしている。また、第１
実施例においては機関アイドリング運転時に機関回転数
が目標アイドリング回転数となるように機関回転数を制
御している。第１実施例ではこの機関回転数の制御は燃
料噴射量を制御することによって行われる。この場合で
も空燃比は目標空燃比となるように制御される。また、
スロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の圧力が目標
圧力となるようにＥＧＲ制御弁３１の開度が制御され、
斯くしてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように制御され
る。
【００７９】この場合、スロットル弁２０下流の空気吸
込管１７内の圧力を目標圧力に維持することには二つの
意味がある。一つはＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する
ことによって良好な低温燃焼を確保することである。他
の一つは圧縮始めの燃焼室５内の圧力を低く抑えること
により機関本体１の振動を抑制することにある。次に図
１９を参照しつつ運転制御について説明する。
込管１７内の圧力を目標圧力に維持することには二つの
意味がある。一つはＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する
ことによって良好な低温燃焼を確保することである。他
の一つは圧縮始めの燃焼室５内の圧力を低く抑えること
により機関本体１の振動を抑制することにある。次に図
１９を参照しつつ運転制御について説明する。
【００８０】図１９を参照すると、まず初めにステップ
１００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
運転領域が第１の運転領域Ｉであるときにはステップ１
０１に進んで要求トルクＴＱ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。ＴＱ≦Ｘ１
（Ｎ）のときはステップ１０３に進んで第１の燃焼を実
行するための運転制御Ｉが行われる。この運転制御Ｉを
実行するためのルーチンが図２０および図２１に示され
ている。
１００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
運転領域が第１の運転領域Ｉであるときにはステップ１
０１に進んで要求トルクＴＱ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。ＴＱ≦Ｘ１
（Ｎ）のときはステップ１０３に進んで第１の燃焼を実
行するための運転制御Ｉが行われる。この運転制御Ｉを
実行するためのルーチンが図２０および図２１に示され
ている。
【００８１】一方、ステップ１０１においてＴＱ＞Ｘ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１０２に
進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ１０６
に進んで第２の燃焼を実行するための運転制御IIが行わ
れる。この運転制御IIを実行するためのルーチンが図２
７に示されている。フラグＩがリセットされると次の処
理サイクルではステップ１００からステップ１０４に進
んで要求トルクＴＱが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くな
ったか否かが判別される。ＴＱ≧Ｙ（Ｎ）のときにはス
テップ１０６に進み、第２の燃焼が行われる。一方、ス
テップ１０４においてＴＱ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別さ
れたときにはステップ１０５に進んでフラグＩがセット
され、次いでステップ１０３に進んで低温燃焼が行われ
る。
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１０２に
進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ１０６
に進んで第２の燃焼を実行するための運転制御IIが行わ
れる。この運転制御IIを実行するためのルーチンが図２
７に示されている。フラグＩがリセットされると次の処
理サイクルではステップ１００からステップ１０４に進
んで要求トルクＴＱが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くな
ったか否かが判別される。ＴＱ≧Ｙ（Ｎ）のときにはス
テップ１０６に進み、第２の燃焼が行われる。一方、ス
テップ１０４においてＴＱ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別さ
れたときにはステップ１０５に進んでフラグＩがセット
され、次いでステップ１０３に進んで低温燃焼が行われ
る。
【００８２】次に図２０および図２１を参照しつつ低温
燃焼を実行するための運転制御Ｉについて説明する。図
２０および図２１を参照するとまず初めにステップ２０
０において図１５（Ａ）に示すマップからスロットル弁
２０の目標開度ＳＴが算出され、次いでステップ２０１
において図１５（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３
１の目標開度ＳＥが算出される。次いでステップ２０２
では図１４（Ａ）に示すマップから噴射量Ｑが算出され
る。次いでステップ２０３では機関アイドリング運転時
であるか否かが判別される。例えばアクセルペダル５０
の踏込み量が零でありかつ車速が零のときに機関アイド
リング運転時であると判断される。
燃焼を実行するための運転制御Ｉについて説明する。図
２０および図２１を参照するとまず初めにステップ２０
０において図１５（Ａ）に示すマップからスロットル弁
２０の目標開度ＳＴが算出され、次いでステップ２０１
において図１５（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３
１の目標開度ＳＥが算出される。次いでステップ２０２
では図１４（Ａ）に示すマップから噴射量Ｑが算出され
る。次いでステップ２０３では機関アイドリング運転時
であるか否かが判別される。例えばアクセルペダル５０
の踏込み量が零でありかつ車速が零のときに機関アイド
リング運転時であると判断される。
【００８３】機関アイドリング運転時でないときにはス
テップ２０８にジャンプして図１３に示す目標空燃比ｔ
（Ａ／Ｆ）が算出される。次いでステップ２０９では噴
射量Ｑと目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）に基づいて空燃比を目
標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とするのに必要な目標吸入空気量
ｔＧａが算出される。次いでステップ２１０では質量流
量検出器２１により検出されている実際の吸入空気量Ｇ
ａが取込まれる。次いでステップ２１１では実際の吸入
空気量Ｇａが目標吸入空気量ｔＧａよりも多いか否かが
判別される。
テップ２０８にジャンプして図１３に示す目標空燃比ｔ
（Ａ／Ｆ）が算出される。次いでステップ２０９では噴
射量Ｑと目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）に基づいて空燃比を目
標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とするのに必要な目標吸入空気量
ｔＧａが算出される。次いでステップ２１０では質量流
量検出器２１により検出されている実際の吸入空気量Ｇ
ａが取込まれる。次いでステップ２１１では実際の吸入
空気量Ｇａが目標吸入空気量ｔＧａよりも多いか否かが
判別される。
【００８４】Ｇａ＞ｔＧａのときにはステップ２１２に
進んでスロットル弁開度に対する補正量ΔＳＴから一定
値ａが減算され、次いでステップ２１４に進む。これに
対し、Ｇａ≦ｔＧａのときにはステップ２１３に進んで
補正量ΔＳＴに一定値ａが加算され、次いでステップ２
１４に進む。ステップ２１４ではスロットル弁２０の目
標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算した値（＝ＳＴ＋ΔＳ
Ｔ）が最終的なスロットル弁２０の開度ＳＴとされる。
従ってＧａ＞ｔＧａのときにはスロットル弁２０の開度
が減少せしめられ、Ｇａ≦ｔＧａのときにはスロットル
弁２０の開度が増大せしめられ、それによって実際の吸
入空気量Ｇａが目標吸入空気量ｔＧａとされ、空燃比が
目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とされる。
進んでスロットル弁開度に対する補正量ΔＳＴから一定
値ａが減算され、次いでステップ２１４に進む。これに
対し、Ｇａ≦ｔＧａのときにはステップ２１３に進んで
補正量ΔＳＴに一定値ａが加算され、次いでステップ２
１４に進む。ステップ２１４ではスロットル弁２０の目
標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算した値（＝ＳＴ＋ΔＳ
Ｔ）が最終的なスロットル弁２０の開度ＳＴとされる。
従ってＧａ＞ｔＧａのときにはスロットル弁２０の開度
が減少せしめられ、Ｇａ≦ｔＧａのときにはスロットル
弁２０の開度が増大せしめられ、それによって実際の吸
入空気量Ｇａが目標吸入空気量ｔＧａとされ、空燃比が
目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とされる。
【００８５】ステップ２１５では図１５（Ｃ）に示すマ
ップからスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の目
標圧力ＰＭ０が算出される。次いでステップ２１６では
圧力センサ３８により検出された空気吸込管１７内の圧
力ＰＭが目標圧力ＰＭ０よりも高いか否かが判別され
る。ＰＭ＞ＰＭ０のときにはステップ２１７に進んでＥ
ＧＲ制御弁３１に対する補正値ΔＳＥから一定値ｂが減
算され、次いでステップ２１９に進む。これに対し、Ｐ
Ｍ≦ＰＭ０のときにはステップ２１８に進んで補正値Δ
ＳＥに一定値ｂが加算され、次いでステップ２１９に進
む。
ップからスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の目
標圧力ＰＭ０が算出される。次いでステップ２１６では
圧力センサ３８により検出された空気吸込管１７内の圧
力ＰＭが目標圧力ＰＭ０よりも高いか否かが判別され
る。ＰＭ＞ＰＭ０のときにはステップ２１７に進んでＥ
ＧＲ制御弁３１に対する補正値ΔＳＥから一定値ｂが減
算され、次いでステップ２１９に進む。これに対し、Ｐ
Ｍ≦ＰＭ０のときにはステップ２１８に進んで補正値Δ
ＳＥに一定値ｂが加算され、次いでステップ２１９に進
む。
【００８６】ステップ２１９ではＥＧＲ制御弁３１の目
標開度ＳＥに補正値ΔＳＥを加算した値（＝ＳＥ＋ΔＳ
Ｅ）が最終的なＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥとされる。
従ってＰＭ＞ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御弁３１の開度
が減少せしめられ、ＰＭ≦ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御
弁３１の開度が増大せしめられ、それによってＥＧＲ率
が目標ＥＧＲ率とされる。次いで図２５に示される噴射
時期制御ルーチンに進む。
標開度ＳＥに補正値ΔＳＥを加算した値（＝ＳＥ＋ΔＳ
Ｅ）が最終的なＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥとされる。
従ってＰＭ＞ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御弁３１の開度
が減少せしめられ、ＰＭ≦ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御
弁３１の開度が増大せしめられ、それによってＥＧＲ率
が目標ＥＧＲ率とされる。次いで図２５に示される噴射
時期制御ルーチンに進む。
【００８７】一方、ステップ２０３において機関アイド
リング運転時であると判別されたときにはステップ２０
４に進んで機関回転数Ｎが目標アイドリング回転数Ｎ0
よりも高いか否かが判別される。Ｎ＞Ｎ0 のときにはス
テップ２０５に進んで噴射量に対する補正値ΔＱから一
定値Ｃが減算され、次いでステップ２０７に進む。これ
に対し、Ｎ≦Ｎ0 のときにはステップ２０６に進んで補
正値ΔＱに一定値Ｃが加算され、次いでステップ２０７
に進む。
リング運転時であると判別されたときにはステップ２０
４に進んで機関回転数Ｎが目標アイドリング回転数Ｎ0
よりも高いか否かが判別される。Ｎ＞Ｎ0 のときにはス
テップ２０５に進んで噴射量に対する補正値ΔＱから一
定値Ｃが減算され、次いでステップ２０７に進む。これ
に対し、Ｎ≦Ｎ0 のときにはステップ２０６に進んで補
正値ΔＱに一定値Ｃが加算され、次いでステップ２０７
に進む。
【００８８】ステップ２０７ではマップから算出された
噴射量Ｑに補正値ΔＱを加算した値（＝Ｑ＋ΔＱ）が最
終的な噴射量Ｑとされる。従ってＮ＞Ｎ0 のときには噴
射量が減少せしめられ、Ｎ≦Ｎ0 のときには噴射量が増
大せしめられ、それによって機関回転数Ｎが目標アイド
リング回転数Ｎ0 とされる。次いでステップ２０８から
ステップ２１４において吸入空気量が目標吸入空気量と
されると共に空燃比が目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とされ、
次いでステップ２１６からステップ２１９においてスロ
ットル弁２０下流の圧力ＰＭが目標圧力ＰＭ０とされ
る。このときＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率となる。
噴射量Ｑに補正値ΔＱを加算した値（＝Ｑ＋ΔＱ）が最
終的な噴射量Ｑとされる。従ってＮ＞Ｎ0 のときには噴
射量が減少せしめられ、Ｎ≦Ｎ0 のときには噴射量が増
大せしめられ、それによって機関回転数Ｎが目標アイド
リング回転数Ｎ0 とされる。次いでステップ２０８から
ステップ２１４において吸入空気量が目標吸入空気量と
されると共に空燃比が目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とされ、
次いでステップ２１６からステップ２１９においてスロ
ットル弁２０下流の圧力ＰＭが目標圧力ＰＭ０とされ
る。このときＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率となる。
【００８９】次に図２５に示す噴射時期制御ルーチンを
説明する前に図２２を参照しつつ噴射時期の制御方法に
ついて説明する。本発明による実施例では良好な低温燃
焼が行われているか否かが燃焼圧センサ３７により検出
された燃焼室５内の圧力に基づいて判断される。即ち、
良好な低温燃焼が行われているときには図２２に示され
るように燃焼圧力が緩やかに変化する。具体的に云う
と、燃焼圧はＰ0 で示されるように上死点ＴＤＣにおい
て一旦ピークとなり、次いでＰ1 で示されるように上死
点ＴＤＣ後において再びピークとなる。ピーク圧Ｐ1 は
燃焼圧により生じ、良好な低温燃焼が行われているとき
にはピーク圧Ｐ0 に対するピーク圧Ｐ1 の上昇量、即ち
ピーク圧Ｐ0 とピーク圧Ｐ1 との差圧ΔＰ（＝Ｐ1 −Ｐ
0 ）が比較的小さくなる。
説明する前に図２２を参照しつつ噴射時期の制御方法に
ついて説明する。本発明による実施例では良好な低温燃
焼が行われているか否かが燃焼圧センサ３７により検出
された燃焼室５内の圧力に基づいて判断される。即ち、
良好な低温燃焼が行われているときには図２２に示され
るように燃焼圧力が緩やかに変化する。具体的に云う
と、燃焼圧はＰ0 で示されるように上死点ＴＤＣにおい
て一旦ピークとなり、次いでＰ1 で示されるように上死
点ＴＤＣ後において再びピークとなる。ピーク圧Ｐ1 は
燃焼圧により生じ、良好な低温燃焼が行われているとき
にはピーク圧Ｐ0 に対するピーク圧Ｐ1 の上昇量、即ち
ピーク圧Ｐ0 とピーク圧Ｐ1 との差圧ΔＰ（＝Ｐ1 −Ｐ
0 ）が比較的小さくなる。
【００９０】これに対し例えば燃料粒子の密度の高い領
域が局所的に形成され、その結果着火後の圧力上昇量が
大きくなると燃焼温度が高くなる。このときにはもはや
低温燃焼が行われず、斯くして多量の煤の発生すること
になる。そこで本発明による実施例では差圧ΔＰ（＝Ｐ
1 −Ｐ0 ）が予め定められた上限値αを越えたときには
差圧ΔＰが小さくなるように噴射時期を遅らせるように
している。
域が局所的に形成され、その結果着火後の圧力上昇量が
大きくなると燃焼温度が高くなる。このときにはもはや
低温燃焼が行われず、斯くして多量の煤の発生すること
になる。そこで本発明による実施例では差圧ΔＰ（＝Ｐ
1 −Ｐ0 ）が予め定められた上限値αを越えたときには
差圧ΔＰが小さくなるように噴射時期を遅らせるように
している。
【００９１】図２３（Ａ）に示されるように上限値αは
要求トルクＴＱが大きくなるほど小さくなり、図２３
（Ｂ）に示されるように上限値αは機関回転数Ｎが高く
なるほど小さくなる。この上限値αは図２３（Ｃ）に示
されるように要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数
としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されてい
る。
要求トルクＴＱが大きくなるほど小さくなり、図２３
（Ｂ）に示されるように上限値αは機関回転数Ｎが高く
なるほど小さくなる。この上限値αは図２３（Ｃ）に示
されるように要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数
としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されてい
る。
【００９２】また、良好な低温燃焼が行われず、燃焼不
良を生じるとピーク圧Ｐ1 がピーク圧Ｐ0 よりも低くな
る。従って本発明による実施例では差圧ΔＰ（＝Ｐ1 −
Ｐ0）が負になったときには噴射時期を早めて良好な低
温燃焼を行わせるようにしている。次に図２２および図
２４を参照しつつ差圧ΔＰの検出方法について説明す
る。図２４はクランク角割込みルーチンを示しており、
まず初めにステップ３００において現在クランク角がＣ
Ａ１（図２２）であるか否かが判別される。クランク角
がＣＡ１のときにはステップ３０１に進んでピークホー
ルド回路４９の出力電圧が読込まれる。このときピーク
ホールド回路４９の出力電圧はピーク圧Ｐ0 を表してお
り、従ってステップ３０１では、ピーク圧Ｐ0 が読込ま
れることになる。次いでステップ３０２ではリセット信
号がピークホールド回路４９のリセット入力端子Ｒに入
力され、それによってピークホールド回路４９がリセッ
トされる。
良を生じるとピーク圧Ｐ1 がピーク圧Ｐ0 よりも低くな
る。従って本発明による実施例では差圧ΔＰ（＝Ｐ1 −
Ｐ0）が負になったときには噴射時期を早めて良好な低
温燃焼を行わせるようにしている。次に図２２および図
２４を参照しつつ差圧ΔＰの検出方法について説明す
る。図２４はクランク角割込みルーチンを示しており、
まず初めにステップ３００において現在クランク角がＣ
Ａ１（図２２）であるか否かが判別される。クランク角
がＣＡ１のときにはステップ３０１に進んでピークホー
ルド回路４９の出力電圧が読込まれる。このときピーク
ホールド回路４９の出力電圧はピーク圧Ｐ0 を表してお
り、従ってステップ３０１では、ピーク圧Ｐ0 が読込ま
れることになる。次いでステップ３０２ではリセット信
号がピークホールド回路４９のリセット入力端子Ｒに入
力され、それによってピークホールド回路４９がリセッ
トされる。
【００９３】次いでステップ３０３では現在クランク角
がＣＡ２（図２２）であるか否かが判別される。クラン
ク角がＣＡ２のときにはステップ３０４に進んでピーク
ホールド回路４９の出力電圧が読込まれる。このときピ
ークホールド回路４９の出力電圧はピーク圧Ｐ1 を表し
ており、従ってステップ３０４ではピーク圧Ｐ1 が読込
まれることになる。次いでステップ３０５ではリセット
信号がピークホールド回路４９のリセット入力端子Ｒに
入力され、それによってピークホールド回路４９がリセ
ットされる。次いでステップ３０６ではピーク圧Ｐ0 と
ピーク圧Ｐ1 との差圧ΔＰ（＝Ｐ1 −Ｐ0 ）が算出され
る。
がＣＡ２（図２２）であるか否かが判別される。クラン
ク角がＣＡ２のときにはステップ３０４に進んでピーク
ホールド回路４９の出力電圧が読込まれる。このときピ
ークホールド回路４９の出力電圧はピーク圧Ｐ1 を表し
ており、従ってステップ３０４ではピーク圧Ｐ1 が読込
まれることになる。次いでステップ３０５ではリセット
信号がピークホールド回路４９のリセット入力端子Ｒに
入力され、それによってピークホールド回路４９がリセ
ットされる。次いでステップ３０６ではピーク圧Ｐ0 と
ピーク圧Ｐ1 との差圧ΔＰ（＝Ｐ1 −Ｐ0 ）が算出され
る。
【００９４】次に図２５に示される噴射時期制御ルーチ
ンについて説明する。図２５を参照するとまず初めにス
テップ４００において図１４（Ｂ）に示すマップから基
準噴射開始時期θＳが算出される。次いでステップ４０
１では差圧ΔＰ（＝Ｐ1 −Ｐ0 ）が零よりも大きいか否
かが判別される。ΔＰ≧０のときにはステップ４０６に
進んで図２３（Ｃ）に示すマップから上限値αが算出さ
れる。次いでステップ４０７では差圧ΔＰが上限値αよ
りも小さいか否かが判別される。ΔＰ＜αのときには処
理サイクルを完了する。即ち、０≦ΔＰ＜αのときには
処理サイクルを完了する。
ンについて説明する。図２５を参照するとまず初めにス
テップ４００において図１４（Ｂ）に示すマップから基
準噴射開始時期θＳが算出される。次いでステップ４０
１では差圧ΔＰ（＝Ｐ1 −Ｐ0 ）が零よりも大きいか否
かが判別される。ΔＰ≧０のときにはステップ４０６に
進んで図２３（Ｃ）に示すマップから上限値αが算出さ
れる。次いでステップ４０７では差圧ΔＰが上限値αよ
りも小さいか否かが判別される。ΔＰ＜αのときには処
理サイクルを完了する。即ち、０≦ΔＰ＜αのときには
処理サイクルを完了する。
【００９５】一方、ステップ４０７においてΔＰ≧αで
あると判断されるとステップ４０８に進んで基準噴射開
始時期θＳに対する補正値Δθに一定値ｅが加算され
る。次いでステップ４０９では基準噴射開始時期θＳか
ら補正値Δθが減算され、それによって噴射開始時期θ
Ｓが遅くされる。次いでステップ４１０では許容最大遅
角時期θmin が算出される。この許容最大遅角時期θ
min は図２６に示されるように要求トルクＴＱおよび機
関回転数Ｎの関数として予めＲＯＭ４２内に記憶されて
いる。次いでステップ４１１では噴射開始時期θＳが許
容最大遅角時期θmi n よりも遅くなったか否か、即ちθ
Ｓ＜θmin であるか否かが判別される。θＳ≧θmin で
あれば処理サイクルを完了する。これに対してθＳ＜θ
min になるとステップ４１２に進んで噴射開始時期θＳ
が許容最大遅角時期θmin とされる。
あると判断されるとステップ４０８に進んで基準噴射開
始時期θＳに対する補正値Δθに一定値ｅが加算され
る。次いでステップ４０９では基準噴射開始時期θＳか
ら補正値Δθが減算され、それによって噴射開始時期θ
Ｓが遅くされる。次いでステップ４１０では許容最大遅
角時期θmin が算出される。この許容最大遅角時期θ
min は図２６に示されるように要求トルクＴＱおよび機
関回転数Ｎの関数として予めＲＯＭ４２内に記憶されて
いる。次いでステップ４１１では噴射開始時期θＳが許
容最大遅角時期θmi n よりも遅くなったか否か、即ちθ
Ｓ＜θmin であるか否かが判別される。θＳ≧θmin で
あれば処理サイクルを完了する。これに対してθＳ＜θ
min になるとステップ４１２に進んで噴射開始時期θＳ
が許容最大遅角時期θmin とされる。
【００９６】一方、ステップ４０１において差圧ΔＰが
負であると判断されるとステップ４０２に進んで補正値
Δθから一定値ｅが減算される。次いでステップ４０３
では基準噴射開始時期θＳから補正値Δθが減算され、
このとき噴射開始時期θＳが早められる。次いでステッ
プ４０４では補正値Δθが零よりも大きいか否かが判別
される。Δθ≧０のときには処理サイクルを完了する。
これに対してΔＱ＜０になるとステップ４０５に進んで
噴射開始時期θＳが図１４（Ｂ）のマップから求められ
た基準噴射開始時期とされる。
負であると判断されるとステップ４０２に進んで補正値
Δθから一定値ｅが減算される。次いでステップ４０３
では基準噴射開始時期θＳから補正値Δθが減算され、
このとき噴射開始時期θＳが早められる。次いでステッ
プ４０４では補正値Δθが零よりも大きいか否かが判別
される。Δθ≧０のときには処理サイクルを完了する。
これに対してΔＱ＜０になるとステップ４０５に進んで
噴射開始時期θＳが図１４（Ｂ）のマップから求められ
た基準噴射開始時期とされる。
【００９７】このように低温燃焼すべくスロットル弁２
０の開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度が制御されたと
きに差圧ΔＰが上限値αよりも大きくなれば噴射開始時
期が徐々に遅くされ、差圧ΔＰが負になれば噴射開始時
期が徐々に早められる。それによって常時良好な低温燃
焼を行うことができる。次に図２７を参照しつつ図１９
のステップ１０６において行われる第２の燃焼を実行す
るための運転制御IIのルーチンについて説明する。
０の開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度が制御されたと
きに差圧ΔＰが上限値αよりも大きくなれば噴射開始時
期が徐々に遅くされ、差圧ΔＰが負になれば噴射開始時
期が徐々に早められる。それによって常時良好な低温燃
焼を行うことができる。次に図２７を参照しつつ図１９
のステップ１０６において行われる第２の燃焼を実行す
るための運転制御IIのルーチンについて説明する。
【００９８】図２７を参照するとまず初めにステップ５
００において図１７（Ａ）に示すマップから目標燃料噴
射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Ｑ
とされる。次いでステップ５０１では図１８（Ａ）に示
すマップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出さ
れる。次いでステップ５０２では図１８（Ｂ）に示すマ
ップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、
ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
００において図１７（Ａ）に示すマップから目標燃料噴
射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Ｑ
とされる。次いでステップ５０１では図１８（Ａ）に示
すマップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出さ
れる。次いでステップ５０２では図１８（Ｂ）に示すマ
ップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、
ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
【００９９】次いでステップ５０３では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ５０４では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ
６０５では図１６に示す目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）が算出
される。次いでステップ６０６では実際の空燃比Ａ／Ｆ
が目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）よりも大きいか否かが判別さ
れる。Ａ／Ｆ＞ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステップ５０７
に進んでスロットル開度の補正値ΔＳＴが一定値αだけ
減少せしめられ、次いでステップ５０９へ進む。これに
対してＡ／Ｆ≦ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステップ５０８
に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ増大せしめられ、
次いでステップ５０９に進む。ステップ５０９ではスロ
ットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算する
ことにより最終的な目標開度ＳＴが算出される。即ち、
実際の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）となるよ
うにスロットル弁２０の開度が制御される。次いでステ
ップ５１０では図１７（Ｂ）に示すマップから噴射開始
時期θＳが算出される。
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ５０４では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ
６０５では図１６に示す目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）が算出
される。次いでステップ６０６では実際の空燃比Ａ／Ｆ
が目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）よりも大きいか否かが判別さ
れる。Ａ／Ｆ＞ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステップ５０７
に進んでスロットル開度の補正値ΔＳＴが一定値αだけ
減少せしめられ、次いでステップ５０９へ進む。これに
対してＡ／Ｆ≦ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステップ５０８
に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ増大せしめられ、
次いでステップ５０９に進む。ステップ５０９ではスロ
ットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算する
ことにより最終的な目標開度ＳＴが算出される。即ち、
実際の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）となるよ
うにスロットル弁２０の開度が制御される。次いでステ
ップ５１０では図１７（Ｂ）に示すマップから噴射開始
時期θＳが算出される。
【０１００】図２８は運転制御IIを実行するための別の
実施例を示している。図２８を参照するとまず初めにス
テップ６００において図１７（Ａ）に示すマップから目
標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこの目標燃料
噴射量Ｑとされる。次いでステップ６０１では図１８
（Ａ）に示すマップからスロットル弁２０の目標開度Ｓ
Ｔが算出され、スロットル弁２０の開度がこの目標開度
ＳＴとされる。次いでステップ６０２では図１８（Ｂ）
に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算
出される。
実施例を示している。図２８を参照するとまず初めにス
テップ６００において図１７（Ａ）に示すマップから目
標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこの目標燃料
噴射量Ｑとされる。次いでステップ６０１では図１８
（Ａ）に示すマップからスロットル弁２０の目標開度Ｓ
Ｔが算出され、スロットル弁２０の開度がこの目標開度
ＳＴとされる。次いでステップ６０２では図１８（Ｂ）
に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算
出される。
【０１０１】次いでステップ６０３では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ６０４では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ
６０５では図１６に示す目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）が算出
される。次いでステップ６０６では実際の空燃比Ａ／Ｆ
が目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）よりも大きいか否かが判別さ
れる。Ａ／Ｆ＞ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステップ６０７
に進んでＥＧＲ制御弁開度に対する補正値ΔＳＥが一定
値αだけ増大せしめられ、次いでステップ６０９へ進
む。これに対してＡ／Ｆ≦ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステ
ップ６０８に進んで補正値ΔＳＥが一定値αだけ減少せ
しめられ、次いでステップ６０９に進む。ステップ６０
９ではＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥに補正値ΔＳＥ
を加算することにより最終的な目標開度ＳＥが算出され
る。即ち、実際の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比ｔ（Ａ／
Ｆ）となるようにＥＧＲ制御弁３１の開度が制御され
る。次いでステップ６１０では図１７（Ｂ）に示すマッ
プから噴射開始時期θＳが算出される。
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ６０４では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ
６０５では図１６に示す目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）が算出
される。次いでステップ６０６では実際の空燃比Ａ／Ｆ
が目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）よりも大きいか否かが判別さ
れる。Ａ／Ｆ＞ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステップ６０７
に進んでＥＧＲ制御弁開度に対する補正値ΔＳＥが一定
値αだけ増大せしめられ、次いでステップ６０９へ進
む。これに対してＡ／Ｆ≦ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステ
ップ６０８に進んで補正値ΔＳＥが一定値αだけ減少せ
しめられ、次いでステップ６０９に進む。ステップ６０
９ではＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥに補正値ΔＳＥ
を加算することにより最終的な目標開度ＳＥが算出され
る。即ち、実際の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比ｔ（Ａ／
Ｆ）となるようにＥＧＲ制御弁３１の開度が制御され
る。次いでステップ６１０では図１７（Ｂ）に示すマッ
プから噴射開始時期θＳが算出される。
【０１０２】図２９および図３０に運転制御Ｉの第２実
施例を示す。この実施例では低温燃焼時において空燃比
センサ２７により検出された実際の空燃比が目標空燃比
となるように吸入空気量が制御される。図２９および図
３０を参照するとまず初めにステップ７００において図
１５（Ａ）に示すマップからスロットル弁２０の目標開
度ＳＴが算出され、次いでステップ７０１において図１
５（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度
ＳＥが算出される。次いでステップ７０２では図１４
（Ａ）に示すマップから噴射量Ｑが算出される。次いで
ステップ７０３では機関アイドリング運転時であるか否
かが判別される。前述したように例えばアクセルペダル
５０の踏込み量が零でありかつ車速が零のときに機関ア
イドリング運転時であると判断される。
施例を示す。この実施例では低温燃焼時において空燃比
センサ２７により検出された実際の空燃比が目標空燃比
となるように吸入空気量が制御される。図２９および図
３０を参照するとまず初めにステップ７００において図
１５（Ａ）に示すマップからスロットル弁２０の目標開
度ＳＴが算出され、次いでステップ７０１において図１
５（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度
ＳＥが算出される。次いでステップ７０２では図１４
（Ａ）に示すマップから噴射量Ｑが算出される。次いで
ステップ７０３では機関アイドリング運転時であるか否
かが判別される。前述したように例えばアクセルペダル
５０の踏込み量が零でありかつ車速が零のときに機関ア
イドリング運転時であると判断される。
【０１０３】機関アイドリング運転時でないときにはス
テップ７０８にジャンプして図１３に示す目標空燃比ｔ
（Ａ／Ｆ）が算出される。次いでステップ７０９では空
燃比センサ２７により検出された実際の空燃比Ａ／Ｆが
目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）よりも大きいか否かが判別され
る。Ａ／Ｆ＞ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステップ７１０に
進んでスロットル弁開度に対する補正量ΔＳＴから一定
値ａが減算され、次いでステップ７１２に進む。これに
対し、Ａ／Ｆ≦ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステップ７１１
に進んで補正量ΔＳＴに一定値ａが加算され、次いでス
テップ７１２に進む。ステップ７１２ではスロットル弁
２０の目標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算した値（＝Ｓ
Ｔ＋ΔＳＴ）が最終的なスロットル弁２０の開度ＳＴと
される。従ってＡ／Ｆ＞ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはスロッ
トル弁２０の開度が減少せしめられ、Ａ／Ｆ≦ｔ（Ａ／
Ｆ）のときにはスロットル弁２０の開度が増大せしめら
れ、それによって実際の吸入空気量Ｇａが目標吸入空気
量ｔＧａとされ、空燃比が目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とさ
れる。
テップ７０８にジャンプして図１３に示す目標空燃比ｔ
（Ａ／Ｆ）が算出される。次いでステップ７０９では空
燃比センサ２７により検出された実際の空燃比Ａ／Ｆが
目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）よりも大きいか否かが判別され
る。Ａ／Ｆ＞ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステップ７１０に
進んでスロットル弁開度に対する補正量ΔＳＴから一定
値ａが減算され、次いでステップ７１２に進む。これに
対し、Ａ／Ｆ≦ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはステップ７１１
に進んで補正量ΔＳＴに一定値ａが加算され、次いでス
テップ７１２に進む。ステップ７１２ではスロットル弁
２０の目標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算した値（＝Ｓ
Ｔ＋ΔＳＴ）が最終的なスロットル弁２０の開度ＳＴと
される。従ってＡ／Ｆ＞ｔ（Ａ／Ｆ）のときにはスロッ
トル弁２０の開度が減少せしめられ、Ａ／Ｆ≦ｔ（Ａ／
Ｆ）のときにはスロットル弁２０の開度が増大せしめら
れ、それによって実際の吸入空気量Ｇａが目標吸入空気
量ｔＧａとされ、空燃比が目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とさ
れる。
【０１０４】ステップ７１４では図１５（Ｃ）に示すマ
ップからスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の目
標圧力ＰＭ０が算出される。次いでステップ７１５では
圧力センサ３８により検出された空気吸込管１７内の圧
力ＰＭが目標圧力ＰＭ０よりも高いか否かが判別され
る。ＰＭ＞ＰＭ０のときにはステップ７１５に進んでＥ
ＧＲ制御弁３１に対する補正値ΔＳＥから一定値ｂが減
算され、次いでステップ７１７に進む。これに対し、Ｐ
Ｍ≦ＰＭ０のときにはステップ７１６に進んで補正値Δ
ＳＥに一定値ｂが加算され、次いでステップ７１７に進
む。
ップからスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の目
標圧力ＰＭ０が算出される。次いでステップ７１５では
圧力センサ３８により検出された空気吸込管１７内の圧
力ＰＭが目標圧力ＰＭ０よりも高いか否かが判別され
る。ＰＭ＞ＰＭ０のときにはステップ７１５に進んでＥ
ＧＲ制御弁３１に対する補正値ΔＳＥから一定値ｂが減
算され、次いでステップ７１７に進む。これに対し、Ｐ
Ｍ≦ＰＭ０のときにはステップ７１６に進んで補正値Δ
ＳＥに一定値ｂが加算され、次いでステップ７１７に進
む。
【０１０５】ステップ７１７ではＥＧＲ制御弁３１の目
標開度ＳＥに補正値ΔＳＥを加算した値（＝ＳＥ＋ΔＳ
Ｅ）が最終的なＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥとされる。
従ってＰＭ＞ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御弁３１の開度
が減少せしめられ、ＰＭ≦ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御
弁３１の開度が増大せしめられ、それによってＥＧＲ率
が目標ＥＧＲ率とされる。次いで図２５に示される噴射
時期制御ルーチンに進む。
標開度ＳＥに補正値ΔＳＥを加算した値（＝ＳＥ＋ΔＳ
Ｅ）が最終的なＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥとされる。
従ってＰＭ＞ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御弁３１の開度
が減少せしめられ、ＰＭ≦ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御
弁３１の開度が増大せしめられ、それによってＥＧＲ率
が目標ＥＧＲ率とされる。次いで図２５に示される噴射
時期制御ルーチンに進む。
【０１０６】一方、ステップ７０３において機関アイド
リング運転時であると判別されたときにはステップ７０
４に進んで機関回転数Ｎが目標アイドリング回転数Ｎ0
よりも高いか否かが判別される。Ｎ＞Ｎ0 のときにはス
テップ７０５に進んで噴射量に対する補正値ΔＱから一
定値Ｃが減算され、次いでステップ７０７に進む。これ
に対し、Ｎ≦Ｎ0 のときにはステップ７０６に進んで補
正値ΔＱに一定値Ｃが加算され、次いでステップ７０７
に進む。
リング運転時であると判別されたときにはステップ７０
４に進んで機関回転数Ｎが目標アイドリング回転数Ｎ0
よりも高いか否かが判別される。Ｎ＞Ｎ0 のときにはス
テップ７０５に進んで噴射量に対する補正値ΔＱから一
定値Ｃが減算され、次いでステップ７０７に進む。これ
に対し、Ｎ≦Ｎ0 のときにはステップ７０６に進んで補
正値ΔＱに一定値Ｃが加算され、次いでステップ７０７
に進む。
【０１０７】ステップ７０７ではマップから算出された
噴射量Ｑに補正値ΔＱを加算した値（＝Ｑ＋ΔＱ）が最
終的な噴射量Ｑとされる。従ってＮ＞Ｎ0 のときには噴
射量が減少せしめられ、Ｎ≦Ｎ0 のときには噴射量が増
大せしめられ、それによって機関回転数Ｎが目標アイド
リング回転数Ｎ0 とされる。次いでステップ７０８から
ステップ７１２において吸入空気量が目標吸入空気量と
されると共に空燃比が目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とされ、
次いでステップ７１４からステップ７１７においてスロ
ットル弁２０下流の圧力ＰＭが目標圧力ＰＭ０とされ
る。このときＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率となる。
噴射量Ｑに補正値ΔＱを加算した値（＝Ｑ＋ΔＱ）が最
終的な噴射量Ｑとされる。従ってＮ＞Ｎ0 のときには噴
射量が減少せしめられ、Ｎ≦Ｎ0 のときには噴射量が増
大せしめられ、それによって機関回転数Ｎが目標アイド
リング回転数Ｎ0 とされる。次いでステップ７０８から
ステップ７１２において吸入空気量が目標吸入空気量と
されると共に空燃比が目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とされ、
次いでステップ７１４からステップ７１７においてスロ
ットル弁２０下流の圧力ＰＭが目標圧力ＰＭ０とされ
る。このときＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率となる。
【０１０８】図３１から図３５に運転制御Ｉの第３実施
例を示す。この実施例では図３１に示されるように目標
空燃比Ａ／Ｆが吸入空気量Ｇａと機関回転数Ｎの関数の
形で予め定められており、質量流量検出器２１により検
出された実際の吸入空気量Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基
づいて空燃比を目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な燃料
噴射量Ｑが算出される。
例を示す。この実施例では図３１に示されるように目標
空燃比Ａ／Ｆが吸入空気量Ｇａと機関回転数Ｎの関数の
形で予め定められており、質量流量検出器２１により検
出された実際の吸入空気量Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基
づいて空燃比を目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な燃料
噴射量Ｑが算出される。
【０１０９】また、この実施例ではスロットル弁２０下
流の空気吸込管１７内の目標圧力ＰＭ０も図３３（Ａ）
に示されるように吸入空気量Ｇａおよび機関回転数Ｎの
関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されて
おり、噴射開始時期θＳも図３３（Ｂ）に示されるよう
に吸入空気量Ｇａおよび機関回転数Ｎの関数としてマッ
プの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、こ
れら目標圧力ＰＭ０および噴射開始時期θＳは噴射量Ｑ
および機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯ
Ｍ４２内に記憶してもよい。
流の空気吸込管１７内の目標圧力ＰＭ０も図３３（Ａ）
に示されるように吸入空気量Ｇａおよび機関回転数Ｎの
関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されて
おり、噴射開始時期θＳも図３３（Ｂ）に示されるよう
に吸入空気量Ｇａおよび機関回転数Ｎの関数としてマッ
プの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、こ
れら目標圧力ＰＭ０および噴射開始時期θＳは噴射量Ｑ
および機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯ
Ｍ４２内に記憶してもよい。
【０１１０】また、この実施例では機関アイドリング運
転時にスロットル弁２０の開度を制御することによっ
て、即ち吸入空気量を制御することによって機関回転数
が目標アイドリング回転数に制御される。次に図３４お
よび図３５を参照しつつ運転制御Ｉについて説明する。
図３４および図３５を参照するとまず初めにステップ８
００において図３２（Ａ）に示すマップからスロットル
弁２０の目標開度ＳＴが算出され、次いでステップ８０
１において図３２（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁
３１の目標開度ＳＥが算出される。次いでステップ８０
２では機関アイドリング運転時であるか否かが判別され
る。前述したように例えばアクセルペダル５０の踏込み
量が零でありかつ車速が零のときに機関アイドリング運
転時であると判断される。
転時にスロットル弁２０の開度を制御することによっ
て、即ち吸入空気量を制御することによって機関回転数
が目標アイドリング回転数に制御される。次に図３４お
よび図３５を参照しつつ運転制御Ｉについて説明する。
図３４および図３５を参照するとまず初めにステップ８
００において図３２（Ａ）に示すマップからスロットル
弁２０の目標開度ＳＴが算出され、次いでステップ８０
１において図３２（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁
３１の目標開度ＳＥが算出される。次いでステップ８０
２では機関アイドリング運転時であるか否かが判別され
る。前述したように例えばアクセルペダル５０の踏込み
量が零でありかつ車速が零のときに機関アイドリング運
転時であると判断される。
【０１１１】機関アイドリング運転時でないときにはス
テップ８０７にジャンプして質量流量検出器２１により
検出されている実際の吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ８０８では図３１に示す目標空燃比ｔ（Ａ
／Ｆ）が算出される。次いでステップ８０９では吸入空
気量Ｇａと目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）に基づいて空燃比を
目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とするのに必要な燃料噴射量Ｑ
が算出される。
テップ８０７にジャンプして質量流量検出器２１により
検出されている実際の吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ８０８では図３１に示す目標空燃比ｔ（Ａ
／Ｆ）が算出される。次いでステップ８０９では吸入空
気量Ｇａと目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）に基づいて空燃比を
目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）とするのに必要な燃料噴射量Ｑ
が算出される。
【０１１２】次いでステップ８１０では図３３（Ａ）に
示すマップからスロットル弁２０下流の空気吸込管１７
内の目標圧力ＰＭ０が算出される。次いでステップ８１
１では圧力センサ３８により検出された空気吸込管１７
内の圧力ＰＭが目標圧力ＰＭ０よりも高いか否かが判別
される。ＰＭ＞ＰＭ０のときにはステップ８１２に進ん
でＥＧＲ制御弁３１に対する補正値ΔＳＥから一定値ｂ
が減算され、次いでステップ８１４に進む。これに対
し、ＰＭ≦ＰＭ０のときにはステップ８１３に進んで補
正値ΔＳＥに一定値ｂが加算され、次いでステップ８１
４に進む。
示すマップからスロットル弁２０下流の空気吸込管１７
内の目標圧力ＰＭ０が算出される。次いでステップ８１
１では圧力センサ３８により検出された空気吸込管１７
内の圧力ＰＭが目標圧力ＰＭ０よりも高いか否かが判別
される。ＰＭ＞ＰＭ０のときにはステップ８１２に進ん
でＥＧＲ制御弁３１に対する補正値ΔＳＥから一定値ｂ
が減算され、次いでステップ８１４に進む。これに対
し、ＰＭ≦ＰＭ０のときにはステップ８１３に進んで補
正値ΔＳＥに一定値ｂが加算され、次いでステップ８１
４に進む。
【０１１３】ステップ８１４ではＥＧＲ制御弁３１の目
標開度ＳＥに補正値ΔＳＥを加算した値（＝ＳＥ＋ΔＳ
Ｅ）が最終的なＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥとされる。
従ってＰＭ＞ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御弁３１の開度
が減少せしめられ、ＰＭ≦ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御
弁３１の開度が増大せしめられ、それによってＥＧＲ率
が目標ＥＧＲ率とされる。次いで図２５に示される噴射
時期制御ルーチンに進む。
標開度ＳＥに補正値ΔＳＥを加算した値（＝ＳＥ＋ΔＳ
Ｅ）が最終的なＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥとされる。
従ってＰＭ＞ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御弁３１の開度
が減少せしめられ、ＰＭ≦ＰＭ０のときにはＥＧＲ制御
弁３１の開度が増大せしめられ、それによってＥＧＲ率
が目標ＥＧＲ率とされる。次いで図２５に示される噴射
時期制御ルーチンに進む。
【０１１４】一方、ステップ８０２において機関アイド
リング運転時であると判別されたときにはステップ８０
３に進んで機関回転数Ｎが目標アイドリング回転数Ｎ0
よりも高いか否かが判別される。Ｎ＞Ｎ0 のときにはス
テップ８０４に進んでスロットル弁開度に対する補正値
ΔＳＴから一定値ａが減算され、次いでステップ８０６
に進む。これに対し、Ｎ≦Ｎ0 のときにはステップ８０
５に進んで補正値ΔＳＴに一定値ａが加算され、次いで
ステップ８０６に進む。
リング運転時であると判別されたときにはステップ８０
３に進んで機関回転数Ｎが目標アイドリング回転数Ｎ0
よりも高いか否かが判別される。Ｎ＞Ｎ0 のときにはス
テップ８０４に進んでスロットル弁開度に対する補正値
ΔＳＴから一定値ａが減算され、次いでステップ８０６
に進む。これに対し、Ｎ≦Ｎ0 のときにはステップ８０
５に進んで補正値ΔＳＴに一定値ａが加算され、次いで
ステップ８０６に進む。
【０１１５】ステップ８０６ではスロットル弁２０の目
標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算した値（＝ＳＴ＋ΔＳ
Ｔ）が最終的なスロットル弁２０の開度ＳＴとされる。
従ってＮ＞Ｎ0 のときにはスロットル弁２０の開度が減
少せしめられ、Ｎ≦Ｎ0 のときにはスロットル弁２０の
開度が増大せしめられ、それによって機関回転数Ｎが目
標アイドリング回転数Ｎ0 とされる。次いでステップ８
０７からステップ８０９において空燃比が目標空燃比ｔ
（Ａ／Ｆ）とされ、次いでステップ８１０からステップ
８１４においてスロットル弁２０下流の圧力ＰＭが目標
圧力ＰＭ０とされる。このときＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率
となる。
標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算した値（＝ＳＴ＋ΔＳ
Ｔ）が最終的なスロットル弁２０の開度ＳＴとされる。
従ってＮ＞Ｎ0 のときにはスロットル弁２０の開度が減
少せしめられ、Ｎ≦Ｎ0 のときにはスロットル弁２０の
開度が増大せしめられ、それによって機関回転数Ｎが目
標アイドリング回転数Ｎ0 とされる。次いでステップ８
０７からステップ８０９において空燃比が目標空燃比ｔ
（Ａ／Ｆ）とされ、次いでステップ８１０からステップ
８１４においてスロットル弁２０下流の圧力ＰＭが目標
圧力ＰＭ０とされる。このときＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率
となる。
【０１１６】運転制御Ｉの第１実施例（図２０および図
２１）および第２実施例（図２９および図３０）では要
求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに基づいて噴射量Ｑお
よび目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）が算出され、これら噴射量
Ｑおよび目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）に基づいて空燃比が目
標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）となるように吸入空気量Ｇａが制
御される。従ってこの場合には実際の噴射量が算出され
た噴射量Ｑに一致している限り、吸入空気量Ｇａは要求
トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに応じた目標吸入空気量
となる。
２１）および第２実施例（図２９および図３０）では要
求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに基づいて噴射量Ｑお
よび目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）が算出され、これら噴射量
Ｑおよび目標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）に基づいて空燃比が目
標空燃比ｔ（Ａ／Ｆ）となるように吸入空気量Ｇａが制
御される。従ってこの場合には実際の噴射量が算出され
た噴射量Ｑに一致している限り、吸入空気量Ｇａは要求
トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに応じた目標吸入空気量
となる。
【０１１７】しかしながら運転制御Ｉの第３実施例（図
３４および図３５）では吸入空気量がスロットル弁開度
およびＥＧＲ制御弁開度のみに基づいて制御されてお
り、従って例えばスロットル弁２０が目詰りを生ずると
実際の吸入空気量Ｇａが目標吸入空気量からずれてしま
う。第３実施例ではこのように実際の吸入空気量Ｇａが
目標吸入空気量からずれたとしても空燃比が目標空燃比
ｔ（Ａ／Ｆ）となりかつＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となる
ように目標空燃比が吸入空気量Ｇａと機関回転数Ｎに基
づいて定められ、スロットル弁２０下流の目標圧力ＰＭ
０が吸入空気量Ｇａと機関回転数Ｎに基づいて定められ
る。
３４および図３５）では吸入空気量がスロットル弁開度
およびＥＧＲ制御弁開度のみに基づいて制御されてお
り、従って例えばスロットル弁２０が目詰りを生ずると
実際の吸入空気量Ｇａが目標吸入空気量からずれてしま
う。第３実施例ではこのように実際の吸入空気量Ｇａが
目標吸入空気量からずれたとしても空燃比が目標空燃比
ｔ（Ａ／Ｆ）となりかつＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となる
ように目標空燃比が吸入空気量Ｇａと機関回転数Ｎに基
づいて定められ、スロットル弁２０下流の目標圧力ＰＭ
０が吸入空気量Ｇａと機関回転数Ｎに基づいて定められ
る。
【０１１８】なお、スロットル弁２０を排気ターボチャ
ージャ１５のコンプレッサ１６下流に配置し、ＥＧＲ通
路２９をスロットル弁２０下流の吸気通路内に連結する
こともできる。この場合には圧力センサ３８がスロット
ル弁２０下流の吸気通路内に配置され、スロットル弁２
０下流の吸気通路内の圧力が目標圧力ＰＭ０となるよう
にＥＧＲ制御弁３１の開度が制御される。
ージャ１５のコンプレッサ１６下流に配置し、ＥＧＲ通
路２９をスロットル弁２０下流の吸気通路内に連結する
こともできる。この場合には圧力センサ３８がスロット
ル弁２０下流の吸気通路内に配置され、スロットル弁２
０下流の吸気通路内の圧力が目標圧力ＰＭ０となるよう
にＥＧＲ制御弁３１の開度が制御される。
【０１１９】
【発明の効果】ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に正確に一致さ
せることができる。
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】スロットル弁周りの拡大側面断面図である。
【図３】別の実施例を示すスロットル弁周りの拡大側面
断面図である。
断面図である。
【図４】スモークおよびＮＯx の発生量等を示す図であ
る。
る。
【図５】燃焼圧を示す図である。
【図６】燃料分子を示す図である。
【図７】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８】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
る。
【図９】第１の運転領域Ｉおよび第２の運転領域IIを示
す図である。
す図である。
【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】要求トルクを示す図である。
【図１３】第１の運転領域Ｉにおける空燃比を示す図で
ある。
ある。
【図１４】噴射量等のマップを示す図である。
【図１５】スロットル弁の目標開度等のマップを示す図
である。
である。
【図１６】第２の燃焼における空燃比を示す図である。
【図１７】噴射量等のマップを示す図である。
【図１８】スロットル弁の目標開度等のマップを示す図
である。
である。
【図１９】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２０】運転制御Ｉを実行するための第１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２１】運転制御Ｉを実行するための第１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２２】燃焼圧等を示す図である。
【図２３】上限値αを示す図である。
【図２４】クランク角割込みルーチンを示す図である。
【図２５】噴射時期を制御するためのフローチャートで
ある。
ある。
【図２６】許容最大遅角時期のマップを示す図である。
【図２７】運転制御IIを実行するためのフローチャート
である。
である。
【図２８】運転制御IIを実行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２９】運転制御Ｉを実行するための第２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３０】運転制御Ｉを実行するための第２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３１】第１の運転領域Ｉにおける空燃比を示す図で
ある。
ある。
【図３２】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
である。
【図３３】スロットル弁下流の吸気通路内の目標圧力等
のマップを示す図である。
のマップを示す図である。
【図３４】運転制御Ｉを実行するための第３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３５】運転制御Ｉを実行するための第３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
２０…スロットル弁
３１…ＥＧＲ制御弁
３７…圧力センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｓ
Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｂ
３０１Ｄ
41/02 ３５１ 41/02 ３５１
41/04 ３６０ 41/04 ３６０Ｃ
３８５ ３８５Ｊ
41/14 ３１０ 41/14 ３１０Ｎ
41/16 41/16 Ｚ
45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｆ
(72)発明者 伊藤 丈和
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(72)発明者 村田 宏樹
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(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
(56)参考文献 特開 平７−4287（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−254134（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−32650（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−79091（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−61112（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−14016（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−1628（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−269375（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−246935（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−177654（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−86251（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−287527（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02M 25/07 550
F02M 25/07 570
F01N 3/08
F01N 3/24
F02D 21/08 301
F02D 41/02 351
F02D 41/04 360
F02D 41/04 385
F02D 41/14 310
F02D 41/16
F02D 45/00 301
Claims (19)
- 【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内燃機関において、機関吸気通路内
に再循環排気ガスを供給すると共に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
循環排気ガス量を多くすることによ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煤が生成さ
れる温度よりも低い温度に抑制し、燃焼室内に供給され
る吸入空気量を機関の運転状態に応じた予め定められた
吸入空気量に制御するための吸入空気量制御手段と、吸
気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、吸気通路内
の圧力に基づいて排気ガス再循環率が目標排気ガス再循
環率となるように再循環排気ガス量を制御する再循環排
気ガス量制御手段とを具備した内燃機関。 - 【請求項２】 排気ガス再循環率を目標排気ガス再循環
率とするのに必要な機関運転状態に応じた吸気通路内の
目標圧力を予め記憶した記憶手段を具備し、該再循環排
気ガス量制御手段は吸気通路内の圧力が該目標圧力とな
るように再循環排気ガス量を制御する請求項１に記載の
内燃機関。 - 【請求項３】 上記再循環排気ガス量制御手段が機関排
気通路と機関吸気通路とを連結する排気ガス再循環通路
内に配置された排気ガス再循環制御弁を具備し、該再循
環排気ガス量制御手段は吸気通路内の圧力が該目標圧力
となるように排気ガス再循環制御弁の開度を制御する請
求項２に記載の内燃機関。 - 【請求項４】 吸入空気量を検出するための吸入空気量
検出手段と、検出された吸入空気量に基づいて空燃比を
機関の運転状態に応じた目標空燃比に制御する空燃比制
御手段とを具備した請求項１に記載の内燃機関。 - 【請求項５】 燃料噴射量を算出する算出手段を具備
し、該空燃比制御手段は検出された吸入空気量と算出さ
れた燃料噴射量との比が目標空燃比となるように吸入空
気量を補正する請求項４に記載の内燃機関。 - 【請求項６】 空燃比を検出するための空燃比検出手段
を具備し、該空燃比制御手段は検出された空燃比が目標
空燃比となるように吸入空気量を補正する請求項４に記
載の内燃機関。 - 【請求項７】 該空燃比制御手段は検出された吸入空気
量に基づいて空燃比を目標空燃比とするのに必要な燃料
噴射量を算出する請求項４に記載の内燃機関。 - 【請求項８】 吸入空気量制御手段が機関吸気通路内に
配置されたスロットル弁を具備し、燃焼室内に供給され
る吸入空気量が機関の運転状態に応じた予め定められた
吸入空気量となるようにスロットル弁の開度が制御され
る請求項１に記載の内燃機関。 - 【請求項９】 噴射時期を記憶した記憶手段を具備し、
噴射時期を記憶された噴射時期に基づいて制御するよう
にした請求項１に記載の内燃機関。 - 【請求項１０】 燃焼室内の燃焼圧を検出するための燃
焼圧検出手段を具備し、該燃焼圧に基づいて噴射時期を
制御するようにした請求項９に記載の内燃機関。 - 【請求項１１】 機関アイドリング運転時に機関回転数
を目標アイドリング回転数に制御する回転数制御手段を
具備した請求項１に記載の内燃機関。 - 【請求項１２】 上記回転数制御手段は燃料噴射量を制
御することによって機関回転数を目標アイドリング回転
数に維持する請求項１１に記載の内燃機関。 - 【請求項１３】 上記回転数制御手段は吸入空気量を制
御することによって機関回転数を目標アイドリング回転
数に維持する請求項１１に記載の内燃機関。 - 【請求項１４】 吸入空気量制御手段が機関吸気通路内
に配置されたスロットル弁を具備し、スロットル弁周り
の吸気通路内壁面部分を外方に向けて膨出させると共に
外方に向けて膨出せしめられた吸気通路内壁面部分の形
状をスロットル弁が全閉位置から開弁するにつれてスロ
ットル弁の弁体周縁と該吸気通路内壁面部分間の流路面
積が徐々に増大するような形状とした請求項１に記載の
内燃機関。 - 【請求項１５】 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に記載の内燃機関。 - 【請求項１６】 機関排気通路内に酸化機能を有する触
媒を配置した請求項１に記載の内燃機関。 - 【請求項１７】 該触媒が酸化触媒、三元触媒又はＮＯ
x 吸収剤の少くとも一つからなる請求項１６に記載の内
燃機関。 - 【請求項１８】 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
換える切換手段を具備した請求項１に記載の内燃機関。 - 【請求項１９】 機関の運転領域を低負荷側の第１の運
転領域と高負荷側の第２の運転領域に分割し、第１の運
転領域では第１の燃焼を行い、第２の運転領域では第２
の燃焼を行うようにした請求項１８に記載の内燃機関。
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| EP99111890A EP0967373B1 (en) | 1998-06-22 | 1999-06-21 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26036598A JP3463576B2 (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 内燃機関 |
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|---|---|
| JP2000087806A JP2000087806A (ja) | 2000-03-28 |
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ID=17346930
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP26036598A Expired - Fee Related JP3463576B2 (ja) | 1998-06-22 | 1998-09-14 | 内燃機関 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012047093A (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関 |
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-
1998
- 1998-09-14 JP JP26036598A patent/JP3463576B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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