CN102414426A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

当发动机在低负荷和中负荷下运转时，执行由初期低温燃烧、预混燃烧和扩散燃烧构成的一连串燃烧模式。通过在执行用于降低在气缸内的氧和燃料喷雾之间的会遇率的操作的同时执行少量燃料喷射来实施初期低温燃烧。因此，限制了NOx的生成。同时将发热率保持为低。通过从初期低温燃烧接收热量来执行预混燃烧，并且限制了烟尘的生成。在燃料通过预混燃烧的燃烧场时实施扩散燃烧，并且，当燃料喷射正时被控制时，可以在上述一连串燃烧模式中适当地调整使发热率最大化的正时。因此，可以控制抑制NOx的生成以及烟尘的生成，同时确保要求扭矩。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种由柴油发动机代表的压缩自燃式内燃机的控制装置。具体地，本发明涉及用于改进燃烧室中的燃烧形式的技术。
背景技术
在执行稀燃的发动机(例如，柴油发动机)中，具有高空燃比的混合气(稀大气)的工作范围占整个工作范围的大部分，导致与相对大量氧化氮(下文中称为NOx)的排放有关的顾虑。为了解决该问题，用于存储(吸收)排气中包含的NOx的NOx存储催化剂安装在发动机的排气通路中。NOx被存储在该NOx存储催化剂中以净化排气。
一种用于抑制由于燃烧室中的燃烧生成的NOx的量的公知构造是排气再循环(EGR)装置，其使排气的一部分在进气通路中进行再循环(例如，参见下面的PTL 1和PTL 2)。
上述EGR装置设置有EGR通路和设置在EGR通路中的EGR阀，发动机排气通路和进气通路通过所述EGR通路彼此连通。通过调节EGR阀的开度，从排气通路经由EGR通路到进气通路再循环的排气的量(EGR量)被调节，以将进气中的EGR比率设定为已提前设定的目标EGR比率。当EGR装置通过这种方式使排气的一部分返回到进气通路时，燃烧室中的燃烧温度降低从而抑制NOx的生成，结果是，改善了废气排放。
另一方面，当在上述柴油发动机的膨胀(燃烧)冲程中在燃烧室中发生混合气的不完全燃烧时，在排气中生成烟尘，导致废气排放的恶化。为了减少这些烟尘的量，已经提出这样一种技术：作为用于获得发动机扭矩的燃料喷射的主喷射被分割成多次分割主喷射。在这种情况下，每次主喷射的喷射量被减少以克服在燃烧场中氧的不足，从而抑制烟尘的生成。
[引文列表]
[专利文献]
[PTL 1]JP 2004-3415A
[PTL 2]JP 2002-188487A
[PTL 3]JP 2001-221092A
[PTL 4]JP 2001-193526A
[PTL 5]JP 2001-164968A
发明内容
[技术问题]
然而，在其中EGR装置使相对大量的排气返回到进气通路以确实抑制NOx的生成量的构造的情况下(例如，在EGR比率为30％的构造的情况下)，大幅度降低了进气中的氧的量。因此，如果主喷射被执行以便在避免不完全燃烧的同时不会生成烟尘，则可能不得不显著降低每次主喷射所喷射出的燃料的量。结果，不能够确保足以获得驾驶员所请求的发动机扭矩(下文中称为要求扭矩)的燃料，使得发动机扭矩不足，并且因此可能使驾驶性能恶化。
而且，公知的是，上述主喷射的喷射正时被延迟以减少NOx的生成量，但是在这种情况下延迟主喷射的喷射正时也损害了燃烧效率，导致发动机扭矩被暂时降低的无扭矩期间，并因此导致驾驶性能恶化。
如上所述，利用燃烧室中的常规燃烧形式难以同时抑制NOx的生成量，抑制烟尘的生成量，并且确保要求扭矩。
专利文献1公开了使NOx的生成量和烟尘的生成量二者能够基本为“0”的EGR比率(具体地，55％的EGR比率)。然而，显然的是，这种控制技术极有可能由于过度增大的EGR比率而导致失火并且难以获得上述要求扭矩。例如，在发生控制的变化并且EGR比率下降到甚至在上述值(55％的EGR比率)的稍下方的情况下，生成大量的烟尘。另一方面，在EGR比率甚至稍超过上述值的情况下，发动机失速，因此这种控制技术缺乏可靠性并且为不具有实用性的技术。
专利文献2公开了，在NOx催化剂再生操作中，当在燃烧室中执行预混燃烧时将空气过剩率设定得低，而当执行扩散燃烧时将空气过剩率设定得高，以便在抑制烟尘的生成量的同时提高NOx净化率。然而，专利文献2中公开的技术是用于提高在NOx催化剂的再生操作中的NOx净化率而不能够抑制与燃烧室中的燃烧相关联的NOx的生成量。也就是说，在专利文献2中，同样难以同时抑制NOx的生成量，抑制烟尘的生成量，并且确保要求扭矩。
专利文献3公开了通过引燃喷射执行预混燃烧、随后通过主喷射执行扩散燃烧来获得NOx减少的效果。然而，当考虑到短句“增大的引燃喷射量增加了在主喷射中燃料燃烧时生成的已燃气体的量”时，显然，在主喷射开始时，气缸内的温度充分上升(上升至燃料的自燃温度或更高)，并且在通过主喷射进行的扩散燃烧时气缸内的发热率迅速增大，因此不能充分获得NOx减少的效果。也就是说，在专利文献3中，NOx减少的效果是受限的，难以同时大幅度地抑制NOx的生成量，抑制烟尘的生成量，并且确保要求扭矩。
专利文献4公开了通过增压来增加进气量并且通过在压缩冲程中的副喷射来增强可燃性以实现烟尘生成量的减少。然而，如在专利文献3中，在通过主喷射进行的扩散燃烧时，通过副喷射产生的预混燃烧使气缸内的温度充分上升，因此发热率迅速增大，不能够充分获得NOx减少的效果。也就是说，在专利文献4中，同样难以同时大幅度地抑制NOx的生成量，抑制烟尘的生成量，并且确保要求扭矩。
专利文献5公开了MK(调制动能(Modulated kinetic))燃烧，其中通过利用大量的EGR和大的涡流执行低温预混燃烧来降低燃烧温度，从而使能同时抑制NOx的生成量和烟尘的生成量。然而，在这种MK燃烧中，通过低温预混燃烧来执行在每个气缸内的单独的燃烧过程，难以控制在空气和燃料的预混之后的混合气的点火正时，或者换句话说，难以控制气缸内的燃烧起始正时，并且难以控制与燃烧相关的发热率达到其峰值(最大值)时的正时。结果，可能发生的是，燃烧起始正时和发热率峰值正时朝向延迟侧角度大幅度地偏移，在这种情况下，发动机扭矩大幅度降低，并且不能确保要求扭矩。
考虑到上述问题实现了本发明，并且本发明的目标是提供一种内燃机的控制装置，所述控制装置使得可以同时抑制NOx的生成量，抑制烟尘的生成量，并且确保要求扭矩。
[用于解决问题的方法]
-解决方案的原理-
本发明所提供的用于实现上述目标的解决方案的原理以逐步方式或局部同时地执行作为燃烧室中的燃烧形式的三种不同的燃烧形式。首先，在低温时执行初期燃烧以便在抑制NOx生成的同时使气缸内的温度上升。执行该初期燃烧(低温燃烧)使得预混燃烧作为气缸内的后续燃烧被执行而不达到扩散燃烧。通过这种预混燃烧来抑制烟尘的生成。在执行用于预混燃烧的燃料喷射之后，通过将燃料喷射到其温度已由于预混燃烧而上升的气缸内来执行扩散燃烧。通过适当地管理用于执行这种扩散燃烧的燃料喷射正时，实现了能够有效地生成内燃机的扭矩的燃烧形式。也就是说，通过用于扩散燃烧的燃料喷射正时来管理在这一连串燃烧形式中发热率达到其最大值时的正时。注意的是，在用于扩散燃烧的燃料喷射开始时的吸热反应防止在预混燃烧期间内发热率过度增大，从而抑制预混燃烧中NOx的生成和燃烧噪声的增大。
-解决方法-
具体地，本发明的前提是一种压缩自燃式内燃机的控制装置，所述压缩自燃式内燃机设置有排气再循环装置，所述排气再循环装置使由排气***排出的排气的一部分在进气***中进行再循环并且在内燃机的燃烧过程中执行主喷射，所述主喷射为通过燃料喷射阀进行的用于产生扭矩的燃料喷射。所述内燃机的控制装置设置有燃料喷射控制器件，所述燃料喷射控制器件将“初期燃烧用燃料喷射期间”、“扩散燃烧用燃料喷射期间”和“过渡燃烧用燃料喷射期间”设定为主喷射的喷射期间。所述“初期燃烧用燃料喷射期间”为用于初期低温燃烧的燃料喷射期间，其中，燃料在气缸内顺次燃烧，同时执行降低在所述气缸内的氧和燃料喷雾之间的会遇率的会遇率降低操作。所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”为这样的燃料喷射期间：其用于当所述气缸内的温度为引起扩散燃烧的预定的扩散燃烧起始温度或大于所述预定的扩散燃烧起始温度时，通过朝向能够使用燃烧温度抑制效果的区域执行燃料喷射来执行所述扩散燃烧，其中所述燃烧温度抑制效果是通过由所述排气再循环装置进行再循环的排气实现的。所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”为设定在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”和所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”之间的燃料喷射期间，并且，随着当在所述初期低温燃烧已经开始之后所述气缸内的所述温度低于所述扩散燃烧起始温度时喷射出的燃料经历由于在随后的“扩散燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的吸热反应引起的喷雾冷却，所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”用于执行使所述初期低温燃烧和所述扩散燃烧接续的由预混燃烧构成的过渡燃烧。
燃料喷射控制器件还被配置为将在所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的贯穿力设定为大于在所述“用于初期燃烧的燃料喷射期间”和所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的贯穿力。
这里，术语“在气缸内的氧和燃料喷雾之间的会遇率”是指在气缸内的氧分子和燃料粒子“相遇(经历化学反应)”的概率(频率)。会遇率越高，化学反应的进行度越高，并且随着发热率增大，气缸内的温度上升。也就是说，即使在气缸的某部分(例如，在燃烧室的中央部分的狭窄区域)内氧分子的量小或燃料粒子的量大的情况下，执行如上所述的降低会遇率的操作也会使得化学反应的进行度保持为低，从而使能在气缸内在低温(例如，约800K)下执行顺次燃烧。例如，通过限制在气缸内每单位容积氧分子和燃料粒子碰撞的次数或者抑制氧分子的动量，能够完成初期低温燃烧。
根据上述具体配置，首先，执行作为在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的燃烧的初期低温燃烧，同时在气缸内的氧和燃料喷雾之间的会遇率低，因此作为每单位时间内产生的热量的发热率相对小，并且抑制了NOx的生成量。也就是说，在初期低温燃烧中，气缸内的温度上升，同时抑制了NOx的生成量(温度在不超过上述扩散燃烧起始温度的范围内上升)。而且，即使当在该“初期燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的喷射区域的空燃比浓时，燃烧也如上所述的为低温燃烧，因此喷射区域不会达到烟尘生成温度，并且还抑制了烟尘生成。该初期低温燃烧可以为扩散燃烧或预混燃烧。
随后，在用于连接初期低温燃烧和扩散燃烧的过渡燃烧(在上述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的燃烧)中，实施预混燃烧，所述预混燃烧利用在其温度已因初期低温燃烧上升的气缸内可用的热量。也就是说，燃烧开始于获得能够对于气缸的当前温度执行燃烧的空气过剩率的区域(例如，空气过剩率为“1”)。换句话说，当混合气的空燃比达到能够在存在混合气的区域的温度下实施点火的空燃比时，燃烧开始。在这种情况下，在燃烧场中不存在氧的不足，因此抑制了烟尘的生成。
当气缸内的温度由于上述过渡燃烧而为上述扩散燃烧起始温度或高于所述扩散燃烧起始温度时，在“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射开始，并且这样喷射出的燃料的燃烧形式为燃烧紧接在喷射之后开始的扩散燃烧。由于在“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，抑制了在过渡燃烧中发热率的过度增大。也就是说，气缸内的温度由于与在“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射相关联的气缸内的吸热反应而下降，因此缓和了在过渡燃烧中发热率的变化，而不会导致在该过渡燃烧中燃烧噪声的增大和NOx的生成。
而且，由于例如在“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射量被设定得高(燃料喷射量被设定为比在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”或所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射量大)，因而燃料的贯穿力高。因此，通过喷射出的燃料进行的这种扩散燃烧在燃烧室中相对大的区域(燃烧室的周边上的区域)中执行并且在能够充分地使用通过排气再循环装置进行再循环的排气的效果的区域中执行。因此，在这种扩散燃烧中的燃烧温度被抑制得相对低，并且在这种扩散燃烧中NOx的生成量减少。
因此，根据这种解决方法，通过经由上述过渡燃烧连接在常规的压缩自燃式内燃机的燃烧过程中不存在的初期低温燃烧(通过在相对低温的环境下喷射燃料而实施的燃烧)和扩散燃烧(通过在相对高温的环境下喷射燃料而实施的燃烧)，这种初期低温燃烧和扩散燃烧可在同一燃烧过程中共存，而在它们之间不存在无扭矩期间。因此，如上所述，能够减少NOx的生成量和烟尘的生成量，并且能够通过将燃料喷射到其温度已因过渡燃烧上升的气缸中来实施上述扩散燃烧。因此，可以通过控制“扩散燃烧用燃料喷射期间”来控制这种扩散燃烧的起始正时并且控制在一连串燃烧(从初期低温燃烧到扩散燃烧的燃烧)中发热率达到其最大值(燃烧重心)时的正时。因此，可以防止发热率达到其最大值时的正时朝向延迟侧角度大幅度偏移并且确保内燃机的要求扭矩。
通过在“扩散燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的吸热反应对在“过渡燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料执行喷雾冷却的技术的示例如下。也就是说，上述燃料喷射控制器件被配置为使“扩散燃烧用燃料喷射期间”的起始正时与在“过渡燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的燃烧起始正时基本同步，并且使“扩散燃烧用燃料喷射期间”的结束正时与在“过渡燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的燃烧的发热率达到其最大值时的正时基本同步。
具体地，在各个燃料喷射期间内存在由上述燃料喷射控制器件执行的如下两种类型的燃料喷射形式。首先，第一种类型为：关于在“初期燃烧用燃料喷射期间”、“过渡燃烧用燃料喷射期间”和“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，燃料喷射控制器件被配置为：在“初期燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射终止之后暂停燃料喷射，然后开始在“过渡燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，在此“过渡燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射终止之后暂停燃料喷射，然后开始在“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射。
第二种类型为：关于在“初期燃烧用燃料喷射期间”、“过渡燃烧用燃料喷射期间”和“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，燃料喷射控制器件被配置为通过不停止地连续燃料喷射来执行在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射和在所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，并且另一方面，在所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射终止之后暂停燃料喷射，然后开始在所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射。
根据前一燃料喷射形式，可以为初期低温燃烧、过渡燃烧和扩散燃烧中的每一种单独设定燃料喷射量和燃料喷射正时。因此，可以容易地规定燃料喷射形式以适当地控制在各种燃烧中的发热率和气缸内温度上升的程度，并且可以精确地管理在每种燃烧中气缸内的温度。
另一方面，根据后一燃料喷射形式，可以将燃料喷射阀的打开或关闭操作的间隔设定得相对长，从而即使使用具有相对低的打开或关闭速度(低响应性)的燃料喷射阀也能够实现上述三种燃烧形式并且能够使得燃料喷射***的成本低。而且，能够减少燃料喷射阀的喷射次数，因此可以减少在同一区域(例如，燃料喷射阀的喷嘴附近的区域)中流动的喷射出的燃料量，并且，即使在“初期燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射量相对大，也可以抑制与随后的燃料喷射相关联的该区域中的烟尘生成。
具体地，选自通过所述排气再循环装置进行的排气再循环操作、在所述进气***中的进气节流操作、用于延迟通过所述燃料喷射阀进行的燃料喷射的正时的操作和用于降低所述气缸内的所述温度的操作中的至少一项操被作为上述会遇率降低操作来执行。
通过这些操作，降低了进气中的氧浓度，减少了进气量，并且降低了气缸内的氧分子和燃料粒子的动能，从而有效地降低了上述会遇率并且使能易于实现上述初期低温燃烧。
各个燃料喷射期间的具体示例如下。首先，气缸内的温度在从750K至小于900K的范围内的期间被设定为“初期燃烧用燃料喷射期间”。在初期低温燃烧已经开始之后气缸内的温度在从800K至小于900K的范围内的期间被设定为“过渡燃烧用燃料喷射期间”。在过渡燃烧已经开始之后气缸内的温度达到900K之后的期间被设定为“扩散燃烧用燃料喷射期间”。
通常，当气缸内的温度超过900K时，即使在空气过剩率相对小的区域中也会发生自燃，从而引起燃烧紧接在燃料喷射之后开始的扩散燃烧。因此，对于用于上述初期低温燃烧的“初期燃烧用燃料喷射期间”和用于上述过渡燃烧的“过渡燃烧用燃料喷射期间”，气缸内的温度被设定在小于900K的范围内。当气缸内的温度小于750K时，即使当气缸内的空气过剩率为“1”时，混合气也不太可能经历自燃，因此，对于用于初期低温燃烧的“初期燃烧用燃料喷射期间”，气缸内的温度被设定在750K或更大的范围内。因此，可以执行设定各个燃料喷射期间的过程。
如果能够改善通过燃料喷射阀喷射出的喷雾，则可进一步减小空气过剩率。因此，甚至在抑制烟尘生成的同时，也可以设定对于在上述“初期燃烧用燃料喷射期间”内气缸内的温度的上限而言高的值(例如，950K或1000K)。也就是说，可以根据气缸内的喷雾的状态来适当地设定在“初期燃烧用燃料喷射期间”内气缸内的温度的上限。
当所述内燃机在低负荷和中负荷下运转时，执行在上述“初期燃烧用燃料喷射期间”、“过渡燃烧用燃料喷射期间”和“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，并且，所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射量相对于总喷射量的比例被设定为使得在从低负荷运转到中负荷运转的区域内的负荷越大所述比例越大，其中所述总喷射量为在各个喷射期间内喷射出的燃料的量的总和。
因此，能够将在喷射出的燃料的总量相对增加的中负荷区域内的发热率的峰值保持为低，因此不会发生与上述扩散燃烧相关联的NOx的生成量的增加或燃烧噪声的增大。
当内燃机在低负荷和中负荷下运转时，执行在上述“初期燃烧用燃料喷射期间”、“过渡燃烧用燃料喷射期间”和“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，并且当内燃机在高负荷下运转时，执行初期扩散燃烧，其中在所述气缸内的燃烧已经开始之后的较早期间的预定期间内的平均发热率与执行上述初期低温燃烧的期间内的平均发热率基本相同。
在低负荷运转或中负荷运转时执行的上述初期低温燃烧之后执行的扩散燃烧中，不能充分地获得当内燃机在高负荷下运转时适当的扭矩。因此，在高负荷运转时，在燃烧过程中的区域整体经历扩散燃烧而提高了燃烧率，并且在作为该扩散燃烧的初期阶段的初期扩散燃烧中(例如，在从燃烧开始起的10℃A的曲轴转角内)，在该期间内的平均发热率被配置为与执行上述初期低温燃烧的期间内的平均发热率基本相同，从而能够抑制NOx的生成量。也就是说，在该初期扩散燃烧中，通过执行伪低温燃烧来抑制NOx的生成量，从而使能在高负荷运转时在改善废气排放的同时获得要求扭矩。
[本发明的效果]
在本发明中，在常规压缩自燃式内燃机的同一燃烧过程中不会存在的初期低温燃烧和扩散燃烧之间引入由预混燃烧构成的过渡燃烧使得所述初期低温燃烧和扩散燃烧这二者能够共存。因此，可以同时抑制NOx的生成量，抑制烟尘的生成量，并且确保要求扭矩，从而使能改善废气排放并且提高驾驶性能。
附图说明
[图1]
图1为根据实施例的发动机及其控制***的示意性构造图。
[图2]
图2为示出柴油发动机的燃烧室和在燃烧室附近的部件的截面图。
[图3]
图3为示出控制***(例如，ECU)的构造的框图。
[图4]
图4图示了显示当发动机在低负荷下运转时气缸内的发热率的变化和燃料喷射模式的图表。
[图5]
图5图示了显示当发动机在中负荷下运转时气缸内的发热率的变化和燃料喷射模式的图表。
[图6]
图6图示了显示当发动机在高负荷下运转时气缸内的发热率的变化和燃料喷射模式的图表。
[图7]
图7图示了显示当执行各分割主喷射时燃烧场的气体温度和当量比的变化的φT表。
[图8]
图8为示出显示在各种燃烧形式中燃烧室中的燃烧场的活塞的上部的截面图。
[图9]
图9图示了显示在变型例中当发动机在低负荷下运转时气缸内的发热率的变化和燃料喷射模式的图表。
[图10]
图10图示了显示在变型例中当发动机在中负荷下运转时气缸内的发热率的变化和燃料喷射模式的图表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行描述。在本实施例中，将对本发明应用于安装在汽车中的共轨式缸内直接喷射型多气缸(例如，直列四气缸)柴油发动机(压缩自燃式内燃机)的情况进行描述。
-发动机构造-
首先，将对根据本实施例的柴油发动机(下文被简称为发动机)的整体构造进行说明。图1为根据本实施例的发动机1和发动机1的控制***的示意性构造图。图2为示出柴油发动机的燃烧室3和在燃烧室3附近的部件的截面图。
如图1所示，根据本实施例的发动机1被配置为具有作为其主要部分的燃料供给***2、燃烧室3、进气***6、排气***7等的柴油发动机***。
燃料供给***2设置有供给泵21、共轨22、喷射器(燃料喷射阀)23、截流阀24、燃料添加阀26、发动机燃料通路27、添加燃料通路28等。
供给泵21从燃料罐中吸取燃料，并且在使吸取出的燃料处于高压下之后，经由发动机燃料通路27将所述燃料供给到共轨22。共轨22具有作为将从供给泵21供给的高压燃料保持(储压)在特定压力下的储压室的功能，并且该经储压的燃料被分配给各个喷射器23。喷射器23通过内部设置有压电元件(piezo element)的压电喷射器构造而成，并且通过适当地打开阀将燃料喷射到燃烧室3中来供给燃料。对喷射器23的燃料喷射控制的细节将在稍后进行描述。
而且，供给泵21经由添加燃料通路28将自燃料罐吸取的燃料的一部分供给到燃料添加阀26。在添加燃料通路28中，设置有截流阀24，以便通过在紧急时截断添加燃料通路28来停止燃料添加。
燃料添加阀26由电子控制式开/关阀构造而成，所述电子控制式开/关阀的开阀期间利用稍后将进行说明的ECU 100的添加控制操作来控制，使得添加到排气***7的燃料的量变为目标添加量(使得排气A/F变为目标A/F的添加量)，或者使得燃料添加正时变为特定正时。换句话说，来自燃料添加阀26的期望燃料量在适当的正时通过喷射被供给到排气***7(从排气口71被供给到排气歧管72)。
进气***6设置有进气歧管63，进气歧管63与形成在气缸盖15中的进气口15a连接(参见图2)，并且构成进气通路的进气管64与进气歧管63连接。而且，在所述进气通路中，从上游侧按顺序布置有空气滤清器65、空气流量计43和节流阀(进气节流阀)62。空气流量计43根据经由空气滤清器65流入进气通路中的空气的量来输出电信号。
排气***7设置有与形成在气缸盖15中的排气口71连接的排气歧管72，并且构成排气通路的排气管73和74与排气歧管72连接。而且，在该排气通路中，布置有歧管式催化转化器(排气净化装置)77，歧管式催化转化器((maniverter)77设置有NOx存储催化剂(NSR催化剂：NOx存储还原催化剂)75和柴油微粒-NOx还原催化剂(DPNR催化剂)76。在下文中，将对这种NSR催化剂75和DPNR催化剂76进行描述。
NSR催化剂75是存储还原型NOx催化剂，并且是利用例如氧化铝(Al2O3)作为载体构造而成的，例如，在该载体上承载有诸如钾(K)、钠(Na)、锂(Li)或铯(Cs)的碱金属，诸如钡(Ba)或钙(Ca)的碱土元素，诸如镧(La)或钇(Y)的稀土元素，以及诸如铂(Pt)的贵金属。
NSR催化剂75在排气中存在大量氧的状态下存储NOx，并且在排气中的氧浓度低并且存在大量的还原成分(例如，燃料的未燃烧成分(HC))的状态下将NOx还原成NO2或NO并且释放得到的NO2或NO。已经作为NO2或NO被释放的NOx由于与排气中的HC或CO的快速反应而被进一步还原并且变为N2。而且，通过还原NO2或NO，HC和CO本身被氧化从而变为H2O和CO2。换句话说，通过适当地调节引入NSR催化剂75的排气中的氧浓度或HC成分，可以净化排气中的HC、CO和NOx。在本实施例的构造中，能够利用从上述燃料添加阀26添加燃料的操作来执行对排气中的氧浓度或HC成分的调节。
另一方面，在DPNR催化剂76中，NOx存储还原催化剂被承载在多孔陶瓷结构上，例如，排气中的PM在穿过多孔壁时被捕获。当排气中的空燃比稀时，排气中的NOx被存储在NOx存储还原催化剂中，而当空燃比浓时，所存储的NOx被还原和释放。此外，使捕获到的PM氧化/燃烧的催化剂(例如，其主要成分为例如铂的贵金属的氧化催化剂)被承载在DPNR催化剂76上。
此处，将参照图2对柴油发动机的燃烧室3以及燃烧室3附近的部件进行说明。如图2所示，在构成发动机的一部分的气缸体11中，在每个气缸(四个气缸中的每一个)中形成有筒形缸膛12，并且活塞13被容纳在每个缸膛12内，使得活塞13能够沿垂直方向滑动。
上述燃烧室3形成在活塞13的顶面13a的顶侧。换句话说，燃烧室3由通过密封垫14安装在气缸体11的顶部处的气缸盖15的底面、缸膛12的内壁面以及活塞13的顶面13a限定。腔室(凹陷部)13b凹进地设置在活塞13的顶面13a的大致中央处，并且该腔室13b还构成了燃烧室3的一部分。
该腔室13b的形状为使得其中央部分(在气缸中心线P上)的凹陷尺寸小并且凹陷尺寸朝向外周侧增加。也就是说，如图2所示，当活塞13靠近压缩上止点时，由该腔室13b形成的燃烧室3被配置为使得燃烧室为在中央部分处具有相对小的容积的狭窄空间，并且所述空间朝向外周侧逐渐地增大(具有扩大的空间)。
连杆18的小端部18a通过活塞销13c与活塞13联结，并且连杆18的大端部与作为发动机输出轴的曲轴联结。因此，活塞13在缸膛12内的往复运动经由连杆18被传送至曲轴，并且由于该曲轴的转动，获得了发动机输出。而且，电热塞19面向燃烧室3布置。电热塞19紧接在发动机1起动之前由于电流的流动而发热，并且用作起动辅助装置，由此由于被吹到电热塞上的一部分燃料喷雾而促进了点火和燃烧。
在气缸盖15中，形成有将空气引入燃烧室3中的进气口15a和将排气从燃烧室3中排出的排气口71，并且布置有开/闭进气口15a的进气阀16和开/闭排气口71的排气阀17。进气阀16和排气阀17面向彼此布置，二者可以在气缸中心线P的任一侧。也就是说，该发动机1被配置为横流式发动机。而且，将燃料直接喷射到燃烧室3中的喷射器23被安装在气缸盖15中。喷射器23沿气缸中心线P以直立定向布置在燃烧室3上方的大约中央处，并且在特定正时朝向燃烧室3喷射从共轨22引入的燃料。
此外，如图1所示，发动机1设置有涡轮增压器5。该涡轮增压器5配备有经由涡轮轴51联结的涡轮52和压缩机轮53。压缩机轮53面向进气管64的内部布置，并且涡轮52面向排气管73的内部布置。因此，涡轮增压器5利用由涡轮52接收到的排气流(排气压力)来使压缩机轮53转动，从而进行增大进气压力的所谓的增压操作。在本实施例中，涡轮增压器5是可变喷嘴式涡轮增压器，其中，可变喷嘴叶片机构(未示出)设置在涡轮52侧，并且通过调节该可变喷嘴叶片机构的开度，能够调节发动机1的增压压力。
用于对由于涡轮增压器5的增压而被加热的进气进行强制冷却的内部冷却器61设置在进气***6的进气管64中。设置在内部冷却器61的下游侧处的节流阀62为开度能够无级调节的电子控制开/闭阀，并且具有在特定条件下限制进气的流道面积的功能，从而调节(减少)进气的供给量。
而且，发动机1设置有连接进气***6和排气***7的排气再循环通路(EGR通路)8。EGR通路8通过将一部分排气适当地引导回到进气***6并且将上述排气再供给到燃烧室3来降低燃烧温度，从而抑制NOx的生成量。而且，设置在EGR通路8中的有EGR阀81以及EGR冷却器82，EGR阀81通过在电控制下被无级地开/闭能够自由地调节流经EGR通路8的排气的流量，EGR冷却器82用于冷却流经(再循环经过)EGR通路8的排气。EGR装置(排气再循环装置)由上述EGR通路8、EGR阀81、EGR冷却器82等构造而成。
-传感器-
各种传感器被安装在发动机1的相应部位处，并且这些传感器输出与相应部位的环境条件和发动机1的运转状态有关的信号。
例如，空气流量计43根据在进气***6内的节流阀62的上游侧处的进气的流量(进气量)来输出检测信号。进气温度传感器49布置在进气歧管63中，并且根据进气的温度来输出检测信号。进气压力传感器48布置在进气歧管63中，并且根据进气压力来输出检测信号。A/F(空燃比)传感器44输出根据排气***7的歧管式催化转化器77的下游侧处的排气中的氧浓度而连续变化的检测信号。排气温度传感器45同样地根据排气***7的歧管式催化转化器77的下游侧处的排气的温度(排气温度)来输出检测信号。轨压传感器41根据在共轨22中累积的燃料的压力来输出检测信号。节流阀开度传感器42检测节流阀62的开度。
-ECU-
如图3所示，ECU 100设置有CPU 101、ROM 102、RAM 103、后备RAM104等。在ROM 102中，存储有各种控制程序、在执行这些各种控制程序时参照的表等。CPU 101基于存储在ROM 102中的各种控制程序和表来执行各种计算处理。RAM 103为暂时存储利用CPU 101的计算所得到的数据或已经从相应传感器输入的数据的存储器。例如，后备RAM 104为存储发动机1停止时待保存的数据等的非易失性存储器。
CPU 101、ROM 102、RAM 103和后备RAM 104经由总线107彼此连接，并且经由总线107连接到输入接口105和输出接口106上。
输入接口105连接到轨压传感器41、节流阀开度传感器42、空气流量计43、A/F传感器44、排气温度传感器45、进气压力传感器48和进气温度传感器49上。此外，输入接口105连接到水温传感器46、加速器开度传感器47、曲轴位置传感器40等上，水温传感器46根据发动机1的冷却水温度来输出检测信号，加速器开度传感器47根据加速踏板下压量来输出检测信号，而曲轴位置传感器40在每当发动机1的输出轴(曲轴)转动一特定角度时输出检测信号(脉冲)。另一方面，输出接口106连接到喷射器23、燃料添加阀26、节流阀62、EGR阀81等上。
ECU 100基于上述各个传感器的输出来实施对发动机1的各种控制。例如，ECU 100根据发动机1的运转状态来控制EGR阀81的开度并且调节朝向进气歧管63再循环的排气的量(EGR量)。根据提前存储在上述ROM 102中的EGR表来设定该EGR量。具体地，该EGR表是用于以发动机转数和发动机负荷作为参数确定EGR量(EGR比率)并且用于设定能够抑制排放到排气***的NOx的量的EGR量。该EGR表是通过进行实验或模拟等提前生成的。也就是说，EGR量(EGR阀81的开度)是通过将基于上述曲轴位置传感器40的检测值计算出的发动机转数和由节流阀开度传感器42检测到的节流阀62的开度(对应于发动机负荷)应用于EGR表而获得的。
此外，ECU 100实施喷射器23的燃料喷射控制。在本实施例中，作为该喷射器23的燃料喷射控制，不执行在常规的普通柴油发动机中执行的诸如引燃喷射、预喷射、后喷射以及次后喷射(post injection)的副喷射，而仅执行用于获得发动机扭矩的主喷射。
该主喷射中的总燃料喷射量被设定为用于获得根据运转状态(例如，发动机转数、加速器操作量、冷却水温度和进气温度)以及环境条件确定的要求扭矩所必需的燃料喷射量。例如，发动机转数(基于由曲轴位置传感器40检测到的值所计算出的发动机转数)越大或者加速器操作量(由加速器开度传感器47检测到的加速踏板的下压量)越大(即，加速器的开度越大)，所得到的发动机1的扭矩要求值越大。
-燃料喷射压力-
实施上述主燃料喷射时的燃料喷射压力是基于共轨22的内压而确定的。关于共轨的内压，通常，发动机负荷越高以及发动机转数越大，从共轨22供给到喷射器23的燃料压力的目标值(即，目标轨压)越大。换句话说，当发动机负荷高时，大量的空气被吸入燃烧室3中，使得必须从喷射器23将大量的燃料喷射到燃烧室3中，因此喷射器23的喷射压力必须为高。同样，当发动机转数高时，喷射可行的期间短，使得每单位时间必须喷射大量的燃料，因此喷射器23的喷射压力必须为高。如上所述，通常基于发动机负荷和发动机转数来设定目标轨压。根据存储在例如ROM 102中的燃料压力设定表来设定该目标轨压。也就是说，根据该燃料压力设定表确定燃料压力使得可以控制喷射器23的开阀期间(喷射率波形)，并且因此可以规定该开阀期间内的燃料喷射量。
在上述主喷射中燃料喷射参数的最优值根据发动机1、进气等的温度条件而不同。
例如，ECU 100调节由供给泵21排出的燃料量，使得共轨压力变得与基于发动机运转状态设定的目标轨压相同，即，使得燃料喷射压力与目标喷射压力一致。而且，ECU 100基于发动机运转状态来确定燃料喷射量和燃料喷射形式。具体地，ECU 100基于由曲轴位置传感器40检测到的值来计算发动机转速，基于由加速器开度传感器47检测到的值来获得加速踏板下压量(加速器开度)，并且基于发动机转速和加速器开度来确定总主喷射量(主喷射中的喷射量)。
-分割主喷射-
在柴油发动机1中，重要的是同时满足诸如通过抑制NOx的生成量和烟尘的生成量来改善废气排放、在燃烧冲程中降低燃烧噪声以及确保足够的发动机扭矩的要求。本发明的发明人注意到，作为同时满足这些要求的技术，在燃烧冲程中适当地控制气缸内的燃烧形式是有效的，并且发现了如下文描述的作为控制燃烧形式的技术的使用分割主喷射的燃料喷射技术。下面给出具体描述。
在本实施例中，作为上述主喷射的喷射形式执行三次分割主喷射，使得根据各分割主喷射所喷射出的燃料在燃烧室3中的燃烧形式相互不同，同时确保在主喷射中所需的总主喷射量(用于获得要求扭矩的总燃料喷射量)。
具体地，各分割主喷射中的喷射正时(燃料喷射开始时的正时)和喷射期间(与每次分割主喷射的喷射量相关联)被设定为使得在各分割主喷射中喷射出的燃料(喷雾)的燃烧形式相互不同。下面给出具体描述。
对在本实施例中燃烧室3中的燃烧过程中的燃烧形式的概述如下。在上述燃烧形式中，执行初期低温燃烧和扩散燃烧，并且在同一燃烧过程中执行通过预混燃烧连接所述初期低温燃烧和扩散燃烧的过渡燃烧。也就是说，在同一燃烧室中的同一燃烧过程中连续地执行这些相互不同的燃烧形式。换句话说，这些相互不同的燃烧形式的连续性是通过在作为第一阶段燃烧的初期低温燃烧和作为第三阶段燃烧的扩散燃烧之间引入作为第二阶段燃烧的过渡燃烧来实现的。
更具体地，作为第一阶段燃烧的上述初期低温燃烧是通过在执行会遇率降低操作的同时喷射燃料(本文称为初期燃烧用燃料喷射期间内的燃料喷射)来执行的，通过所述会遇率降低操作来降低在气缸内的氧和燃料喷雾之间的会遇率，并且由于所述燃料的燃烧，气缸内的燃料顺次燃烧。具体地，气缸内的温度在从750K至小于900K的范围内的预定期间被设定为上述初期燃烧用燃料喷射期间，并且执行上述低温燃烧用主喷射以便实施上述初期低温燃烧。如上所述，由于能够根据气缸内的喷雾的状态来适当地设定在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”内的气缸内的温度的上限并且存在所述上限可由于EGR量大而增大的情况，所述上限不限于900K，而是可以为950K或1000K(下面作为示例描述上限为900K的情况)。
作为第二阶段燃烧的过渡燃烧(预混燃烧)为通过当在上述初期低温燃烧开始之后气缸内的温度小于引起扩散燃烧的预定的扩散燃烧起始温度(例如，900K)时执行的燃料喷射(本文称为过渡燃烧用燃料喷射期间内的燃料喷射)得到的燃烧。具体地，初期低温燃烧的燃烧场温度在从800K至小于900K的范围内的预定期间被设定为上述过渡燃烧用燃料喷射期间，并且执行上述过渡燃烧用主喷射以实施上述过渡燃烧。
作为第三阶段燃烧的扩散燃烧为通过当在上述预混燃烧开始之后气缸内的温度由于预混燃烧而为上述扩散燃烧起始温度或高于所述扩散燃烧起始温度时执行的燃料喷射(本文称为扩散燃烧用燃料喷射期间内的燃料喷射)得到的燃烧。具体地，紧接在过渡燃烧的燃烧场达到900K之后执行上述扩散燃烧用主喷射以实施扩散燃烧。
关于实现各种燃烧形式的燃料喷射量，执行作为第二阶段燃烧的过渡燃烧的燃料喷射(下面称为过渡燃烧用主喷射)的燃料喷射量被设定为大于执行作为第一阶段燃烧的初期低温燃烧的燃料喷射(下面称为低温燃烧用主喷射)的燃料喷射量。而且，执行作为第三阶段燃烧的扩散燃烧的燃料喷射(下面称为扩散燃烧用主喷射)的燃料喷射量被设定为大于执行作为第二阶段燃烧的过渡燃烧的燃料喷射的燃料喷射量(由燃料喷射控制器件进行的燃料喷射控制操作)。因此，在过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料的贯穿力被设定为大于在低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的贯穿力，并且在扩散燃烧用主喷射中喷射出的燃料的贯穿力被设定为大于在过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料的贯穿力。后面将提供对所述贯穿力的详细说明。
在本实施例中，当发动机1在低负荷和中负荷下运转时，执行上述燃烧形式(相互不同并且连续执行的三种燃烧形式)，并且当发动机1在高负荷下运转时，通过如下所述的两次燃料喷射来执行扩散燃烧。
下面，现在将对各种负荷状况下的燃料喷射量形式和相应的燃烧室3中的燃烧形式进行单独说明。
图4图示了显示当发动机1在低负荷下运转时并且当执行主喷射时气缸内的发热率的变化和燃料喷射模式的图表。图5图示了显示当发动机1在中负荷下运转时并且当执行主喷射时气缸内的发热率的变化和燃料喷射模式的图表。图6图示了显示当发动机1在高负荷下运转时并且当执行主喷射时气缸内的发热率的变化和燃料喷射模式的图表。
在这些图中显示发热率的变化的波形中，横轴表示曲轴转角，而纵轴表示发热率。在这些图中显示燃料喷射模式的波形中，横轴表示曲轴转角，而纵轴表示喷射率(对应于设置在喷射器23上的针阀的后退移动量)。在图中，“TDC”表示与活塞13的压缩上止点相对应的曲轴转角位置。
图7为示出作为当发动机1在低负荷下运转时在燃烧室3中的各个燃料喷射期间内喷射燃料的区域的燃烧场处(例如，在具有十个喷嘴的喷射器23的情况下燃烧室3(更具体地为腔室13b)中的十个燃烧场中的每一个处)的气体温度的变化和在所述燃烧场处当量比的变化的表(通常称为φT表)。也就是说，图7以箭头表示在根据图4所示的燃料喷射模式来执行主喷射(各分割主喷射)的情况下在用于执行作为第一阶段燃烧的上述初期低温燃烧的低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场、在执行作为第二阶段燃烧的过渡燃烧的过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场，以及用于执行作为第三阶段燃烧的扩散燃烧的扩散燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场的各个燃烧场环境(燃烧场的气体温度和当量比)的变化。
在图7中，在燃烧场环境达到烟尘生成区域的情况下，在排气中生成烟尘。该烟尘生成区域为燃烧场气体温度相对高并且燃烧场的当量比在浓的一侧的区域。而且，在燃烧场环境达到NOx生成区域的情况下，在排气中生成NOx。该NOx生成区域为燃烧场气体温度相对高并且燃烧场的当量比在稀的一侧的区域。而且，图7中所示的区域X为在排气中可能生成HC的区域，而区域Y为在排气中可能生成CO的区域。
如图4和图5所示，低温燃烧用主喷射为各分割主喷射中距提前侧角度最远设置的主喷射。过渡燃烧用主喷射为比上述低温燃烧用主喷射更朝向延迟侧角度设置的主喷射，并且其喷射量被设定为大于低温燃烧用主喷射中的喷射量。扩散燃烧用主喷射为比上述过渡燃烧用主喷射更朝向延迟侧角度设置的主喷射，并且其喷射量被设定为大于过渡燃烧用主喷射中的喷射量。后面将讨论分割主喷射的喷射量。
在所述低温燃烧用主喷射和过渡燃烧用主喷射之间以及在所述过渡燃烧用主喷射和扩散燃烧用主喷射之间设置预定间隔。也就是说，在执行低温燃烧用主喷射之后，燃料喷射被暂停(喷射器23被阻断)，并且在预定间隔之后，开始过渡燃烧用主喷射。而且，在执行过渡燃烧用主喷射之后，燃料喷射被暂停(喷射器23被阻断)，并且在预定间隔之后，开始扩散燃烧用主喷射。该间隔被设定为使能进行喷雾冷却的间隔，例如，设定为最短闭阀期间(其根据喷射器23的性能而确定，或者为从喷射器23的闭阀到开阀开始的最短期间：例如，200μs)。更具体地，上述间隔被设定为使得上述扩散燃烧用主喷射的起始正时与上述过渡燃烧的起始正时基本同步。该分割主喷射的间隔不限于上述值，而是如下面所述适当地设定从而发挥各种燃烧中的功能。
下面，提供了对在低负荷运转、中负荷运转和高负荷运转时执行的各分割主喷射的喷射形式的描述。在低负荷运转时的总主喷射量被设定为30mm3，在中负荷运转时的总主喷射量被设定为40mm3，而在高负荷运转时的总主喷射量被设定为60mm3。总主喷射量不限于这些值。
(在低负荷运转时)
<低温燃烧用主喷射>
如图4所示，在上述低负荷运转时的低温燃烧用主喷射中，在相对于活塞13的压缩上止点(TDC)的提前侧角度(例如，15°BTDC)处开始喷射，并且在相对于活塞13的压缩上止点的提前侧角度处终止喷射。由于在该正时开始低温燃烧用主喷射，所以如上所述在活塞13到达压缩上止点(TDC)之前开始在低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧(初期低温燃烧)。在低负荷运转时的低温燃烧用主喷射中的燃料喷射量(对应于喷射器23的开阀期间)被设定为例如2mm3。上述量不限于该值。因此，在低温燃烧用主喷射中，由于燃料喷射量小并且燃料的贯穿力相对弱，在燃烧室的中央部分处执行初期低温燃烧。例如，在如图8(示出活塞的上部的右半部的截面图)中的区域α所示的相对小的区域中执行初期低温燃烧。
在所述低温燃烧用主喷射的喷射期间内，执行用于降低在气缸内的氧和燃料喷雾之间的会遇率的会遇率降低操作。选自通过上述EGR装置进行的排气再循环操作、在进气***中的进气节流操作、用于延迟通过喷射器23进行的燃料喷射的正时的操作以及用于降低气缸内的温度的操作中的至少一项操作被作为会遇率降低操作来执行。在上述进气***中的进气节流操作的具体示例包括通过布置在进气***中的节流阀62进行的进气节流操作、减小涡轮增压器5的增压的操作以及通过未示出但是布置在进气***中的涡流控制阀(SCV)进行的进气节流操作。用于降低气缸内的温度的操作的示例包括用于增强内部冷却器61或EGR冷却器82的冷却能力的操作，以及用于降低气缸内的压缩比的操作。
例如，在单独执行由EGR装置进行的排气再循环操作的情况下，目标EGR比率被设定为例如30％以控制EGR阀81的开度。在单独执行进气节流操作的情况下，节流阀62的开度被限制为例如75％。在单独执行用于延迟通过喷射器23喷射燃料的正时的操作的情况下，燃料喷射正时位于在活塞13已经到达压缩上止点(TDC)之后的ATDC区域中。在这种情况下，图4中所示的波形朝向延迟侧角度偏移，并且上述初期燃烧用燃料喷射期间、过渡燃烧用燃料喷射期间和扩散燃烧用燃料喷射期间也朝向延迟侧角度偏移。在执行上述用于降低气缸内的温度的操作(例如，增强EGR冷却器82的冷却能力和内部冷却器61的冷却能力)的情况下，在气缸内的氧分子和燃料粒子的动能减小，从而有效地降低了上述会遇率。上述比率和开度不限于上文给出的值。
在执行这种会遇率降低操作的同时来执行低温燃烧用主喷射，因此，在气缸内相对低温(例如，约800K)时执行在低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧，从而在将发热率保持为低的同时燃烧持续进行。因此，气缸内的温度逐渐地上升(例如，升至约850K)，而不会引起与发热率的突然增大相关联的NOx的生成量的增加或燃烧噪声的增大。即使在该低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的喷射区域(上述区域α)的空燃比浓，燃烧也为如上所述的低温燃烧，因此喷射区域不会达到烟尘生成温度，并且还抑制了烟尘的生成(参见图7中的初期低温燃烧)。
通过例如实验或模拟来设定低温燃烧用主喷射中的喷射量(对应于喷射器23的开阀期间)。
<过渡燃烧用主喷射>
在上述过渡燃烧用主喷射中，在上述低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧(初期低温燃烧)开始之后，在由低温燃烧引起的发热率达到最大值(峰值)时的正时附近或紧接在发热率达到最大值之前开始燃料喷射。例如，在8°BTDC附近开始喷射。也就是说，在低温燃烧用主喷射中的燃料喷射量相对小，因此由初期低温燃烧引起的发热率的峰值也相对低。一旦发热率超过峰值，发热率会逐渐地降低。在过渡燃烧用主喷射中，在由初期低温燃烧引起的发热率超过峰值之前开始喷射，从而过渡燃烧用主喷射利用由初期低温燃烧获得的气缸内的热量。
在过渡燃烧用主喷射中的燃料喷射量被设定为6mm3。上述量不限于该值。如上所述，在过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料与在低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料相比具有较大的贯穿力，因此燃料通过在低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场(用于初期低温燃烧的燃烧场)，此时，燃烧接收到燃烧场的热量并且温度上升。然而，由于气缸内的温度仍相对低(约为850K)，所以在过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料不会达到扩散燃烧并且经历预混燃烧(参见图4中的发热率波形中的斜线部分)。也就是说，在过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料和在气缸内存在的空气被搅拌，并且燃烧从达到基本为“1”的空气过剩率的区域开始。例如，在图8中的区域β中执行上述预混燃烧。
因为执行这种预混燃烧，在过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧(过渡燃烧)为在确保足量氧的区域中发生的燃烧，因此大幅度降低了烟尘的生成量。
通过例如实验或模拟来设定在过渡燃烧用主喷射中的喷射量。
<扩散燃烧用主喷射>
在上述扩散燃烧用主喷射中，在上述过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧(过渡燃烧)之后，在气缸内的温度超过可实施扩散燃烧的温度(900K)的正时开始燃料喷射。例如，在TDC附近开始喷射。也就是说，在扩散燃烧用主喷射中喷射出的燃料经历了紧接在喷射之后燃料顺次燃烧的扩散燃烧。
在扩散燃烧用主喷射中的燃料喷射量被设定为例如12mm3。上述量不限于该值。如上所述，在扩散燃烧用主喷射中喷射出的燃料与在过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料相比具有较大的贯穿力，因此燃料通过在低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场(图8中由α所示的区域)和在过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场(图8中由β所示的区域)，此时，燃料接收到燃烧场的热量并且温度上升，并且燃料到达燃烧室3中相对大的空间(在上述腔室13b中的外周侧的空间：图8中由γ所示的区域)，并且在该部分中，充分发挥了由上述EGR装置进行再循环的排气的燃烧温度降低的效果。因此，执行扩散燃烧，而不会引起NOx的生成量的增加或燃烧噪声的增大。图8中的区域δ为在扩散燃烧用主喷射中喷射出的燃料在通过生成的气流朝向气缸中央侧返回以便沿着腔室13b的内壁行进的同时燃烧的区域。
在上面提供的描述中，描述了各个区域彼此独立的情况，图8中的区域α用作初期低温燃烧的燃烧场，图8中的区域β用作过渡燃烧的燃烧场，并且图8中的区域γ用作扩散燃烧的燃烧场，但可以存在这些区域部分重叠的情况。
由于在扩散燃烧用主喷射中的燃料喷射量相对大，在喷射已经开始之后的较早期间内，通过喷射出的燃料的吸热反应来冷却上述预混燃烧的燃烧场，并且缓和了在预混燃烧中发热率的陡度。也就是说，抑制了预混燃烧中燃烧噪声的增大和NOx的生成。关于获得该效果的扩散燃烧用主喷射的优选喷射正时，使扩散燃烧用主喷射的起始正时与上述过渡燃烧的起始正时基本同步，并且使扩散燃烧用主喷射的结束正时与上述过渡燃烧的发热率达到其最大值时的正时基本同步。
由于扩散燃烧用主喷射的燃烧为扩散燃烧，因此控制其燃料喷射正时使能控制在该燃烧中的发热率的峰值正时。下面给出具体描述。
由于通过上述过渡燃烧足以实施气缸内部的预热，因此在该状态下开始扩散燃烧用主喷射的情况下，在扩散燃烧用主喷射中喷射出的燃料由于瞬时暴露于具有自燃温度或更高的温度环境而经历了热分解，并且紧接在喷射之后燃烧开始。
具体地，柴油发动机中的燃料点火延迟包括物理延迟和化学延迟。物理延迟是指燃料液滴蒸发/混合所花费的时间，并且取决于燃烧场中的气体温度。另一方面，化学延迟是指燃料蒸汽化学结合/分解以及氧化发热所花费的时间。在气缸的预热如上所述充分的条件下，使物理延迟最小化，结果也使点火延迟最小化。
因此，在上述扩散燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧形式主要为扩散燃烧。结果，这样对扩散燃烧用主喷射中的燃料喷射正时的控制基本用作对扩散燃烧的燃烧正时和发热率峰值正时的控制，因此可以显著地改善燃烧可控性。也就是说，通过控制扩散燃烧的发热率波形，可以显著地改善燃烧可控性。例如，通过如上所述在TDC附近开始扩散燃烧用主喷射，可以具有在10°ATDC的发热率峰值正时。
也通过例如实验或模拟来设定在扩散燃烧用主喷射中的喷射量。
<贯穿力>
接下来，对上述各主喷射中喷射出的燃料的贯穿力进行更加详细的描述。在上述喷射器23中，当响应于喷射命令信号而开始燃料喷射时，阻断喷嘴的针阀从喷嘴后退，从而逐渐地增加喷嘴开口面积。当针阀移动到最后退位置时，达到了最大的喷嘴开口面积。然而，如果在针阀到达最后退位置之前解除了喷射命令信号(如果接收到闭阀命令)，则针阀在后退运动的途中沿闭阀方向向前移动。也就是说，在这种情况下，燃料喷射被终止，而不会达到最大的喷嘴开口面积。因此，喷射期间设定得越长，所获得的喷嘴开口面积越大。
上述喷嘴开口面积与从喷嘴喷射出的燃料(喷雾)的飞行距离(traveldistance)相关联。也就是说，在喷嘴开口面积大时喷射燃料的情况下，从喷嘴喷射出的燃料液滴的尺寸也大，因此动能也大(贯穿力大)。因此，该燃料液滴的飞行距离长。另一方面，在喷嘴开口面积小时喷射燃料的情况下，从喷嘴喷射出的燃料液滴的尺寸也小，因此动能也小(贯穿力小)。因此，该燃料液滴的飞行距离短。
如上所述，在喷射器23的开阀期间被设定为相对长的情况下(换句话说，在每次主喷射的喷射量被设定为相对大的情况下)，针阀移动到最后退位置并且因此达到最大喷嘴开口面积，并且在这种情况下燃料液滴的飞行距离长。也就是说，从喷射器23喷射出的大部分燃料能够飞行到上述腔室13b的外周缘附近。
另一方面，在喷射器23的开阀期间被设定为相对短的情况下(换句话说，在每次主喷射的喷射量被设定为相对小的情况下)，针阀不移动到最后退位置并且喷嘴开口面积小，因此在这种情况下燃料液滴的飞行距离短。也就是说，从喷射器23喷射出的大部分燃料能够飞行而不越过上述腔室13b的中央部分。
如上所述，由喷射器23的开阀期间所确定的喷嘴开口面积和从喷嘴喷射出的燃料(喷雾)的飞行距离彼此相关联。因此，通过调节喷射器23的开阀期间，可以调节燃料的飞行距离。换句话说，由每次主喷射的喷射量所确定的喷嘴开口面积和从喷嘴喷射出的燃料(喷雾)的飞行距离彼此相关联。因此，通过规定每次主喷射的喷射量，可以规定燃料的飞行距离。
因此，在本实施例中，过渡燃烧用主喷射的喷射期间被设定为比低温燃烧用主喷射的喷射期间长，并且扩散燃烧用主喷射的喷射期间被设定为比过渡燃烧用主喷射的喷射期间长。因此，在过渡燃烧用主喷射中的燃料喷射量大于在低温燃烧用主喷射中的燃料喷射量，并且贯穿力也较大。在扩散燃烧用主喷射中的燃料喷射量大于在过渡燃烧用主喷射中的燃料喷射量，并且贯穿力也较大。
因此，如上所述，在低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场沿着腔室13b的内周部分形成在相对小的面积上(图8中的区域α)。在过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场形成在相对于在低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场的外周侧处(图8中的区域β)。而且，在扩散燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场沿着腔室13b的外周部分形成在相对扩大的面积上(图8中的区域γ)。
因此，如上所述，在过渡燃烧用主喷射中喷射出的燃料通过在低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场，即，通过实施上述初期低温燃烧的燃烧场，此时，燃烧接收到燃烧场的热量并且经历上述预混燃烧。在扩散燃烧用主喷射中喷射出的燃料不仅通过在低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧场而且通过过渡燃烧喷射出的燃料的燃烧场，即，通过实施上述预混燃烧的燃烧场，此时，燃料接收到燃烧场的热量并且经历上述扩散燃烧。
现在将利用图7描述以上执行主喷射时燃烧场环境的变化。如上所述，图7为示出燃烧场的气体温度和燃烧场的当量比的变化的表。
如图7所示，当低温燃烧用主喷射开始时(图7中的点A)，因为燃料喷射量相对小，燃烧场的当量比的变化很小，并且由于燃料的燃烧(初期低温燃烧)，燃烧场气体温度稍微上升。如上所述，在该初期低温燃烧中，燃烧场环境不会达到烟尘生成区域或NOx生成区域。
随后，当过渡燃烧用主喷射开始时(图7中的点B：燃料接收到初期低温燃烧的燃烧场的热量，因此气体温度上升到点B，预混燃烧开始)，燃烧场的当量比朝向浓侧偏移，并且随着上述预混燃烧的进行燃烧场气体温度由于燃料的燃烧而上升。此时，燃烧场的温度上升至大约上述扩散燃烧使能温度(900K)。同样，在该预混燃烧中，燃烧场环境不会达到烟尘生成区域或NOx生成区域。
当扩散燃烧用主喷射开始时(图7中的点C：燃料接收到过渡燃烧的燃烧场的热量，因此气体温度上升至点C，并且扩散燃烧开始)，在气缸内扩散燃烧开始，燃烧场的当量比朝向浓侧偏移，并且燃烧场气体温度由于燃料的燃烧而上升。同样，在这种情况的扩散燃烧中，燃烧场环境不会达到烟尘生成区域或NOx生成区域。
尽管在该扩散燃烧的后半段中当量比增加，但是燃烧场环境处于如图7所示的Y区域(CO区域)中，因此抑制了NOx或烟尘的生成。
(在中负荷运转时)
另一方面，当发动机1在中负荷下运转时，总主喷射量大于在低负荷运转时的总主喷射量。如果在各主喷射(低温燃烧用主喷射、过渡燃烧用主喷射和扩散燃烧用主喷射)中的燃料喷射量以相同的比例普遍增加，则扩散燃烧中的燃烧率快速增大，使得发热率峰值过度增大，并且NOx的生成量和燃烧噪声可能会增大。
因此，在中负荷运转时，尽管在低温燃烧用主喷射和过渡燃烧用主喷射中的燃料喷射量增加，但是在扩散燃烧用主喷射中的燃料喷射量被减少，使得能够确保上述总主喷射量(参见图5中的燃料喷射模式波形)。因此，能够避免与扩散燃烧相关联的NOx生成量的增加和燃烧噪声的增大。
例如，如上所述，在低负荷运转时低温燃烧用主喷射中的燃料喷射量、在过渡燃烧用主喷射中的燃料喷射量和在扩散燃烧用主喷射中的燃料喷射量被分别设定为2mm3、6mm3和22mm3的情况下，在中负荷运转时，在低温燃烧用主喷射中的燃料喷射量、在过渡燃烧用主喷射中的燃料喷射量和在扩散燃烧用主喷射中的燃料喷射量被分别设定为7mm3、13mm3和20mm3。燃料喷射量不限于这些值，而是可通过例如实验或模拟适当地设定。
特别地，在低温燃烧用主喷射中的燃料喷射量被设定在上限处以维持上述低温燃烧。燃料喷射量的上限依据在低温燃烧用主喷射的喷射起始正时气缸内的温度而变化。也就是说，气缸内的温度越高，上限被设定得越低。
如在上述低负荷运转时，在中负荷运转时也顺次地执行初期低温燃烧、过渡燃烧和扩散燃烧。由于这些燃烧的功能与上述低负荷运转时的功能相同，此处省略对它们的描述。
(在高负荷运转时)
接下来，现在将对发动机1在高负荷下运转时的燃烧形式进行描述。
如在上述低负荷运转和中负荷运转时，在执行初期低温燃烧之后的扩散燃烧中，不能充分获得适合于在高负荷下运转的发动机1的扭矩。因此，在本实施例中，在高负荷运转时，通过遍及同一燃烧过程的整个区域执行扩散燃烧使得燃烧率上升，并且在作为扩散燃烧的初期阶段的初期扩散燃烧(图6中所示的初期扩散燃烧期间)中，在该期间内的平均发热率被配置为与执行上述初期低温燃烧的期间内的平均发热率基本相同，从而能够抑制NOx的生成量。
具体地，如图6所示，通过执行两次分割主喷射并且将前段分割主喷射(伪低温燃烧用主喷射)的燃料喷射量设定得相对小，这种燃料的燃烧期间被设定得短。随后，相对大量的燃料被喷射(扩散燃烧用主喷射)从而能够确保借以获得适合于负荷的发动机扭矩的总主喷射量。由于高负荷运转时的燃烧为扩散燃烧并且燃烧率高，伪低温燃烧用主喷射的喷射正时被设定为与上述低负荷运转和中负荷运转时低温燃烧用主喷射的喷射正时相比更处于延迟侧角度(TDC附近)。
因此，在伪低温燃烧用主喷射中喷射出的燃料的燃烧中，发热率暂时增大，然后该发热率减小。在本实施例中，在该燃烧期间(初期扩散燃烧期间)内的平均发热率被配置为与在执行低负荷运转和中负荷运转时执行的初期低温燃烧的期间内的平均发热率基本相同，从而抑制了NOx的生成量。
更具体地，图6中由虚线所示的发热率波形为低负荷运转时的波形，而由实线所示的发热率为高负荷运转时的波形。在上述初期扩散燃烧期间内，通过将高负荷运转时的发热率波形高于低负荷运转时的发热率波形的区域(图6中的区域H1)的面积和高负荷运转时的发热率波形低于低负荷运转时的发热率波形的区域(图6中的区域H1)的面积配置为基本相同，在初期扩散燃烧期间内高负荷运转时的平均发热率被配置为与在执行如上述低负荷运转时执行的初期低温燃烧的期间内的平均发热率基本相同。因此，获得了与上述初期低温燃烧同等的效果。
通过执行这种伪低温燃烧，能够抑制NOx的生成量，并且能够在高负荷运转时改善废气排放的同时获得要求扭矩。
如上所述，根据本实施例的燃烧场中的燃烧形式，通过经由上述过渡燃烧来连接在常规柴油发动机的同一燃烧过程中不会存在的初期低温燃烧(相对低温环境下的燃烧)和扩散燃烧(相对高温环境下的燃烧)，该初期低温燃烧和扩散燃烧可在同一燃烧过程中共存，而在它们之间不产生无扭矩期间。因此，如上所述能够抑制NOx的生成量和烟尘的生成量，并且能够通过将燃料喷射到其温度已由于过渡燃烧而上升的气缸内来执行上述扩散燃烧。因此，通过控制上述“扩散燃烧用燃料喷射期间”，可以控制该扩散燃烧的起始正时并且控制在一连串燃烧(从初期低温燃烧到扩散燃烧的燃烧)中发热率达到其峰值(燃烧重心)时的正时。例如，通过将燃烧重心设定在10°ATDC附近，能够实现燃烧效率最高的燃烧形式。因此，可以防止发热率达到其最大值时的正时朝向延迟侧角度大幅度地偏移，并且可以确保内燃机的要求扭矩。结果，可以同时抑制NOx的生成量，抑制烟尘的生成量，并且确保要求扭矩。
而且，在本实施例中，由于能够显著地降低NOx的生成量，可以减小上述NSR催化剂75和DPNR催化剂76的尺寸，并且由于NOx的生成量可基本为“0”，可以不使用NSR催化剂75或DPNR催化剂76，而是可以采用仅三向催化剂安装在排气***6中的构造。根据这种构造，可以在柴油发动机中实现如汽油发动机中使用的相对简单的排气***。
-变型例-
在上述实施例中，单独设定与上述初期低温燃烧、过渡燃烧和扩散燃烧相对应的燃料喷射期间。也就是说，顺次执行三次燃料喷射，从而实现与各次喷射相对应的三种燃烧形式。
本发明通过两次燃料喷射来实现上述初期低温燃烧、过渡燃烧和扩散燃烧。
图9图示了显示在该变型例中当发动机1在低负荷下运转时以及当执行主喷射时气缸内的发热率的变化和燃料喷射模式的图表。而且，图10图示了显示在该变型例中当发动机1在低负荷下运转时以及当执行主喷射时气缸内的发热率的变化和燃料喷射模式的图表。在该变型例中当发动机1在高负荷下运转时发热率的变化和燃料喷射模式与上述实施例中相同，因此此处省略描述。
在该变型例中的前段燃料喷射包含了上述实施例中的低温燃烧用主喷射和过渡燃烧主喷射这二者。此处，前段燃料喷射被称为低温燃烧和过渡燃烧用主喷射。也就是说，在该低温燃烧和过渡燃烧用主喷射的喷射期间内，在前段喷射出的燃料用作用于上述初期低温燃烧的燃料，而在后段喷射出的燃料用作用于上述过渡燃烧的燃料。另一方面，在上述实施例中，后段燃料喷射对应于扩散燃烧用主喷射。
而且，在如图9和图10所示的燃料喷射中，如同上述实施例，可以经由过渡燃烧来连接初期低温燃烧和扩散燃烧，并且该初期低温燃烧和扩散燃烧可在同一燃烧过程中共存，而在它们之间不存在无扭矩期间。因此，可以同时抑制NOx的生成量，抑制烟尘的生成量，并且确保要求扭矩。
如在该变型例中，在上述初期低温燃烧、过渡燃烧和扩散燃烧通过两次燃料喷射来执行的情况下，可以将喷射器23的打开或关闭操作的间隔设定得相对长，从而即使使用具有相对低的打开或关闭速度(低响应性)的喷射器23也能够实现上述三种燃烧形式并且能够使燃料喷射***的成本低。而且，能够减少喷射器23的喷射次数，因此可以抑制在同一区域(例如，喷射器23的喷嘴附近的区域：图8中的区域α)中流动的喷射出的燃料的量，并且即使在上述低温燃烧用主喷射中的燃料喷射量相对大，也可以抑制与该区域中随后的燃料喷射相关联的烟尘生成。
-其它实施例-
在上述实施例和变型例中，描述了本发明应用于安装在汽车中的直列四气缸柴油发动机的情况。本发明不限于在汽车中的使用，而是还能够应用于在其它应用中使用的发动机。而且，对于气缸的数量或发动机类型(分类为直列发动机、V型发动机、卧式对置气缸发动机等)没有特定的限制。
而且，在上述实施例和变型例中，歧管式催化转化器77设置有NSR催化剂75和DPNR催化剂76，而同样可以使用设置有NSR催化剂75和柴油微粒滤清器(DPF)的歧管式催化转化器。
在上述实施例和变型例中，EGR装置被配置为使排气歧管72中的排气在进气***6中进行再循环。本发明不限于这种构造，可以采用LPL(低压回路)EGR装置，通过这种EGR装置使得在涡轮增压器5中相对于涡轮52处于下游侧的排气在进气***6中进行再循环。在这种情况下，抑制了由EGR气体引起的气缸内的温度上升，因此可以有效地执行上述初期低温燃烧和过渡燃烧。
在上述实施例和变型例中，在低负荷运转和中负荷运转时执行的初期低温燃烧的起始正时被设定为BTDC(在相对于活塞13的压缩上止点的提前侧角度)。本发明不限于这种构造，初期低温燃烧的起始正时可被设定为TDC(活塞13的压缩上止点)，或在一些情况下，初期低温燃烧的起始正时可被设定为ATDC(在相对于活塞13的压缩上止点的延迟侧角度)。
[工业适用性]
本发明适用于安装在汽车中的共轨式缸内直接喷射型多气缸柴油发动机中的燃料喷射控制。
[附图标记列表]
1    发动机(内燃机)
3    燃烧室
23   喷射器(燃料喷射阀)
6    进气***
62   节流阀(进气节流阀)
7    排气***
8    EGR通路
81   EGR阀
82   EGR冷却器

Claims (9)

1.一种压缩自燃式内燃机的控制装置，所述压缩自燃式内燃机设置有排气再循环装置，所述排气再循环装置使由排气***排出的排气的一部分在进气***中进行再循环并且在所述内燃机的燃烧过程中执行主喷射，所述主喷射为通过燃料喷射阀进行的用于产生扭矩的燃料喷射，所述控制装置包括：
燃料喷射控制器件，其将如下期间设定为所述主喷射的喷射期间：
用于初期低温燃烧的“初期燃烧用燃料喷射期间”，其中，燃料在气缸内顺次燃烧，同时执行降低在所述气缸内的氧和燃料喷雾之间的会遇率的会遇率降低操作，
“扩散燃烧用燃料喷射期间”，其用于当所述气缸内的温度为引起扩散燃烧的预定的扩散燃烧起始温度或大于所述预定的扩散燃烧起始温度时，通过朝向能够使用燃烧温度抑制效果的区域执行燃料喷射来执行扩散燃烧，其中所述燃烧温度抑制效果是通过由所述排气再循环装置进行再循环的排气实现的，以及
“过渡燃烧用燃料喷射期间”，其设定在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”和所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”之间，并且，随着当在所述初期低温燃烧已经开始之后所述气缸内的所述温度低于所述扩散燃烧起始温度时喷射出的燃料经历由于在随后的所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的吸热反应引起的喷雾冷却，所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”用于执行使所述初期低温燃烧和所述扩散燃烧接续的由预混燃烧构成的过渡燃烧。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中
所述燃料喷射控制器件被配置为将在所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的贯穿力设定为大于在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”和所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的贯穿力。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其中
所述燃料喷射控制器件被配置为使所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”的起始正时与在所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的燃烧起始正时基本同步，并且使所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”的结束正时与在所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内喷射出的燃料的燃烧的发热率达到其最大值时的正时基本同步。
4.根据权利要求1、2或3所述的内燃机的控制装置，其中
关于在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”、所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”和所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，所述燃料喷射控制器件被配置为：在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射终止之后暂停燃料喷射，然后开始在所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，在此“过渡燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射终止之后暂停燃料喷射，然后开始在所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射。
5.根据权利要求1、2或3所述的内燃机的控制装置，其中
关于在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”、所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”和所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，所述燃料喷射控制器件被配置为通过不停止地连续燃料喷射来执行在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射和在所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，并且另一方面，在所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射终止之后暂停燃料喷射，然后开始在所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的内燃机的控制装置，其中
选自通过所述排气再循环装置进行的排气再循环操作、在所述进气***中的进气节流操作、用于延迟通过所述燃料喷射阀进行的燃料喷射的正时的操作和用于降低所述气缸内的所述温度的操作中的至少一项操作被作为所述会遇率降低操作来执行。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的内燃机的控制装置，其中
所述燃料喷射控制器件被配置为：将所述气缸内的所述温度在从750K至小于900K的范围内的期间设定为所述“初期燃烧用燃料喷射期间”，将所述初期低温燃烧已经开始之后所述气缸内的所述温度在从800K至小于900K的范围内的期间设定为所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”，并且将所述过渡燃烧已经开始之后所述气缸内的所述温度达到900K之后的期间设定为所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的内燃机的控制装置，其中
当所述内燃机在低负荷和中负荷下运转时，执行在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”、所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”和所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，并且
所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射量相对于总喷射量的比例被设定为使得在从低负荷运转到中负荷运转的区域内的负荷越大所述比例越大，其中所述总喷射量为在各个喷射期间内喷射出的燃料的量的总和。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的内燃机的控制装置，其中
当所述内燃机在低负荷和中负荷下运转时，执行在所述“初期燃烧用燃料喷射期间”、所述“过渡燃烧用燃料喷射期间”和所述“扩散燃烧用燃料喷射期间”内的燃料喷射，并且
所述控制装置被配置为使得：当所述内燃机在高负荷下运转时，执行初期扩散燃烧，其中在所述气缸内的燃烧已经开始之后的较早期间的预定期间内的平均发热率与执行所述初期低温燃烧的期间内的平均发热率基本相同。
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