JP2009074488A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】第1燃料量の燃料噴射によりHCCI燃焼のための予混合領域を形成し、第2燃料量の燃料噴射により予混合領域内に成層領域を形成して、点火を行う内燃機関の制御装置にて、内燃機関の負荷が大きい場合でもNOxの発生量を抑制し得る制御装置の提供。
【解決手段】一般に、予混合領域と成層領域との境界領域にて、NOxが発生し易い空燃比をもつ混合気が形成される。負荷(要求燃料噴射量Fi)が大きいほど、筒内温度が高くなり境界領域からのNOx発生量が大きくなる。この装置は、要求燃料噴射量Fiが所定量より大きい場合、第1燃料量をゼロに、第2燃料量を要求燃料噴射量Fiに設定する。また、第1成層領域(体積V1)に代えて、空燃比がリッチな第2成層領域(体積V2>V1)を形成する。ここで、混合気の位置が点火プラグから離れているほど、混合気の燃焼温度が低くなる。従って、負荷が増大する場合でも、境界領域の温度上昇が抑制され得る。
【選択図】図2
【解決手段】一般に、予混合領域と成層領域との境界領域にて、NOxが発生し易い空燃比をもつ混合気が形成される。負荷(要求燃料噴射量Fi)が大きいほど、筒内温度が高くなり境界領域からのNOx発生量が大きくなる。この装置は、要求燃料噴射量Fiが所定量より大きい場合、第1燃料量をゼロに、第2燃料量を要求燃料噴射量Fiに設定する。また、第1成層領域(体積V1)に代えて、空燃比がリッチな第2成層領域(体積V2>V1)を形成する。ここで、混合気の位置が点火プラグから離れているほど、混合気の燃焼温度が低くなる。従って、負荷が増大する場合でも、境界領域の温度上昇が抑制され得る。
【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
近年、内燃機関におけるNOxの発生量を低減する等のために、以下のような燃焼形態が提案されてきている。圧縮上死点近傍よりも早期に燃料が噴射され、燃焼室内に燃料濃度が略均一な混合気の予混合領域が形成される。この混合気が圧縮上死点近傍にて自着火させられる。以下、この燃焼形態を、「HCCI(homogeneous charge compression ignition)燃焼」と称呼する。
係るHCCI燃焼においては、筒内温度の変動等に起因して、混合気の自着火時期がサイクル毎に変動する場合がある。これに対処するため、下記特許文献1に記載の制御装置は、点火プラグを用いて混合気の自着火をアシストするようになっている。これにより、上記自着火時期の変動の程度が抑制され得る。
特開2004−285925号公報
ところで、HCCI燃焼を実行する内燃機関では、一般に、吸入新気量が一定となるような状態のもとで、アクセル操作量等に基づいて要求燃料噴射量が決定される場合が多い。この場合、要求燃料噴射量が小さいほど内燃機関の負荷がより小さくなる。また、噴射される燃料量(即ち、要求燃料噴射量)が小さいほど、予混合領域における平均空燃比(予混合領域中に含まれる燃料量(この場合、要求燃料噴射量)に対する筒内に吸入された新気量の割合)のリーン度合いがより大きくなる。
従って、内燃機関の負荷が小さい場合、予混合領域における平均空燃比のリーン度合いが大きいため、同平均空燃比が可燃範囲から逸脱し易い。以上のことから、上記HCCI燃焼を実行する内燃機関において、内燃機関の負荷が小さい場合、上述のように点火プラグによるアシストがなされても、失火が発生し易い。
HCCI燃焼を実行する内燃機関においては、上述した理由による失火を回避する観点から、例えば、上記予混合領域内であって点火プラグの周りに可燃混合気の成層領域を形成する燃料噴射制御が考えられる。ここで、上記「成層領域」は、燃料濃度が略均一な混合気の領域であって、同領域内における平均空燃比(同領域中に含まれる燃料量に対する同領域中に含まれる新気量の割合)が、同領域外におけるものと異なる領域を意味する。
図11は、内燃機関の燃焼室内にて予混合領域、及び成層領域が形成される様子を示した図である。以下、図11を参照しながら、上記燃料噴射制御、及び点火制御の一例について説明する。図11(A)に示したように、この内燃機関の燃焼室は、ピストン、シリンダ内壁面等により区画されている。内燃機関には、燃焼室内に直接燃料(この例ではガソリン)が噴射されるように、筒内噴射弁が配置されている。また、燃焼室の天井には、点火プラグが配置されている。
先ず、所定の燃料噴射時期にて、図示しないポート噴射弁から吸気通路へ燃料が噴射される。吸気行程にて上記噴射された燃料を含むガスが燃焼室内に吸入される。これにより、混合気の予混合領域が燃焼室内に形成される(微細なドットの部分を参照)。本例では、上記噴射される燃料の量は、上記要求燃料噴射量の半分よりも大きい量に設定される。また、想定され得る運転状態の範囲内において、予混合領域における平均空燃比が20よりも大きくなるように、予混合領域が形成される。これは、予混合領域から発生するNOxの量を抑制する観点に基づく。
次に、圧縮行程の所定の燃料噴射時期にて、筒内噴射弁から燃焼室内に燃料が直接噴射される。これにより、上記予混合領域内であって点火プラグの周りに、成層領域が形成される(斜線の部分を参照)。本例では、成層領域における平均空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように、成層領域の体積が小さくなるよう成層領域が形成される。これは、要求燃料噴射量が小さい場合であっても失火を回避するとともに、成層領域から発生するNOxの量をも抑制する観点に基づく。
そして、圧縮上死点近傍にて点火プラグによる点火が行われる。以上により、内燃機関の負荷が小さい場合であっても、成層領域の混合気が燃焼するとともに、平均空燃比のリーン度合いが大きい予混合領域の混合気も燃焼し得る。従って、失火を回避することができる。
ところで、図12に示したように、一般に、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の所定の範囲内にある場合、燃焼の際に比較的大きい量のNOxが発生し易い傾向がある。以下、比較的大きい量のNOxが発生し易い空燃比の範囲を「NOx発生範囲」と称呼する。例えば、燃料がガソリンである場合、上記NOx発生範囲は16〜20である。また、この傾向は混合気の温度が高いほどより顕著になる。
燃焼室のシリンダ径方向断面図である図11(B)に示したように、予混合領域内に成層領域が形成されると、境界領域が形成される。ここで、上記「境界領域」は、2つの領域の境界近傍において、両方の領域のガスが混ざり合う部分を意味する。また、上述したように、予混合領域における平均空燃比は20よりも大きく、且つ、成層領域における平均空燃比が理論空燃比よりもリッチである。このため、上記境界領域内には、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気が存在する。
一方、内燃機関の負荷が大きいほど筒内のピーク温度がより高くなる。筒内のピーク温度が高いほど境界領域の温度がより高くなる。従って、内燃機関の負荷が大きい場合、上記境界領域から大きい量のNOxが発生する。
このように、予混合領域内に成層領域を形成することで、境界領域内にて上記NOx発生範囲内の空燃比をもつ混合気が存在すると、内燃機関の負荷が大きい場合、境界領域から発生するNOxの量が大きくなるという問題があった。
従って、本発明の目的は、予混合領域を形成して、予混合領域内であって点火プラグの周りに成層領域を形成するように燃料の噴射形態を制御し、点火プラグの点火制御を行う内燃機関の制御装置において、内燃機関の負荷が大きい場合であっても、内燃機関におけるNOxの発生量を抑制することができるものを提供することにある。
本発明に係る第1の制御装置は、筒内噴射弁、又は、筒内噴射弁及びポート噴射弁と、点火プラグとを備えた内燃機関に適用される。
本発明に係る第1の制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づいて要求燃料噴射量を決定する要求燃料噴射量決定手段と、第1燃料噴射時期にて前記筒内噴射弁又は前記ポート噴射弁から前記決定された要求燃料噴射量の半分よりも大きい第1燃料量の燃料を噴射して混合気の予混合領域を形成し、前記第1燃料噴射時期よりも後の第2燃料噴射時期にて前記筒内噴射弁から前記要求燃料噴射量から前記第1燃料量を除いた残りの量である第2燃料量の燃料を噴射して前記予混合領域内であって前記点火プラグの周りに混合気の第1成層領域を形成する噴射形態制御手段と、前記第2燃料噴射時期よりも後にて前記点火プラグにて点火を行う点火制御手段とを備えている。
本発明に係る第1の制御装置の特徴は、前記噴射形態制御手段が、前記要求燃料噴射量に基づく前記内燃機関の負荷を表す値が第1所定値よりも大きい場合、前記第1燃料量をゼロに、前記第2燃料量を前記要求燃料噴射量と等しい量に設定して、(前記予混合領域内に前記第1成層領域を形成するのに代えて)前記燃焼室内に吸入されたガス中に、前記第1成層領域よりも体積が大きい混合気の第2成層領域であって前記第2燃料量に対する前記第2成層領域中に含まれる空気量の割合が理論空燃比よりもリッチな第2成層領域を形成するように構成されたことにある。
上記「内燃機関の負荷を表す値」は、例えば、前記要求燃料噴射量の燃料の燃焼により発生する前記内燃機関の駆動トルク、前記要求燃料噴射量そのもの等であり、これらに限定されない。
これにより、前記内燃機関の負荷を表す値が第1所定値よりも大きい場合、前記燃焼室内に吸入された(燃料を含まない)ガスと第2成層領域との境界領域内に、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気が存在するようになる。また、予混合領域と第1成層領域との境界領域に比して、燃焼室内に吸入されたガスと第2成層領域との境界領域の、点火プラグからの乖離の程度が大きくなる。
ここで、燃焼室内において、混合気の位置が点火プラグから離れているほど、混合気の燃焼温度がより低くなる傾向がある。従って、内燃機関の負荷が一定の場合において、境界領域の点火プラグからの乖離の程度が大きいほど、境界領域での燃焼温度がより低くなる。従って、上記構成によれば、内燃機関の負荷を表す値が増大しても、境界領域の温度上昇が抑制され得る。この結果、内燃機関の負荷が大きい場合であっても、境界領域からのNOxの発生量が抑制され得る。
また、第2燃料量に対する第2成層領域中に含まれる空気の割合は、理論空燃比よりもリッチである。従って、第2成層領域から発生するNOxの量は極僅かとなり得る。以上のことから、内燃機関の負荷が大きい場合であっても、内燃機関におけるNOxの発生量が抑制され得る。
上記本発明に係る第1の制御装置においては、前記噴射形態制御手段が、前記負荷を表す値が前記第1所定値以上の第2所定値よりも大きい場合、(前記第1燃料量をゼロに設定するのに代えて)前記第1燃料量をゼロでない所定量に、(前記第2燃料量を要求燃料噴射量と等しい量に設定するのに代えて)前記第2燃料量を前記要求燃料噴射量よりも前記所定量だけ小さい量に設定して、(前記燃焼室内に吸入されたガス中に前記第2成層領域を形成するのに代えて)前記予混合領域内に前記第2成層領域を形成するように構成されることが好適である。
第2燃料量が大きいほど第2成層領域における平均空燃比のリッチ度合いがより大きくなる。この平均空燃比のリッチ度合いが大きいほど、第2成層領域からの未燃HC,COの発生量がより大きくなる。即ち、第2燃料量が大きいほど、第2成層領域からの未燃HC,COの発生量がより大きくなる傾向がある。
上記構成によれば、前記内燃機関の負荷が大きい場合であっても、第2燃料量が小さい量に設定され得、第2成層領域からの未燃HC,COの発生量が抑制され得る。この結果、内燃機関の負荷の増大に伴う内燃機関の燃費の低下を抑制することができる。
この場合、前記噴射形態制御手段が、前記負荷を表す値が前記第2所定値よりも大きい場合、前記負荷を表す値と前記第2所定値との相違の程度が大きいほど前記所定量が大きくなるように、前記第1及び第2燃料量を設定するよう構成されると更に好適である。これによれば、第2成層領域からの未燃HC,COの発生量をより確実に抑制することができる。
また、上記本発明に係る第1の制御装置においては、前記内燃機関が、前記燃焼室内に不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射弁を備え、第1の制御装置が、前記負荷を表す値が前記第1所定値よりも大きい場合、前記第2成層領域内の混合気の燃焼中にて、前記不活性ガス噴射弁から前記不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射制御手段を備えると好適である。
内燃機関における未燃HC,COの排出量を抑制するためには、前記第2成層領域内の混合気の燃焼中に発生する未燃HC,COを酸化させることも考えられる。このためには、例えば、上記発生する未燃HC,COと、第2成層領域以外の燃焼室内に存在する酸素とが混合されればよい。
上記構成は係る知見に基づく。これによれば、噴射された不活性ガスが、上記発生する未燃HC,CO及び上記酸素の一方を巻き込んで、他方に向かって流動し得る。従って、上記発生する未燃HC,CO及び上記酸素の混合が促進され得る。この結果、内燃機関の負荷が大きい場合であっても、内燃機関における未燃HC,COの排出量が抑制され得る。なお、前記不活性ガスそのものが反応して燃焼に及ぼす影響は極僅かである。
この場合、前記不活性ガス噴射制御手段が、前記内燃機関の運転状態と、燃料の燃焼開始時期からの燃料の燃焼による熱発生率の積算値が前記燃焼開始時期から燃料の燃焼終了時期までの熱発生率の積算値の90%に達する時期と、の関係を規定するデータを記憶するデータ記憶手段を備え、前記内燃機関の運転状態と、前記データとに基づいて得られる前記熱発生率の積算値の90%に達する時期にて、前記不活性ガスを噴射するように構成されると更に好適である。
本発明者は、種々の実験等により、燃料の燃焼開始時期からの燃料の燃焼による熱発生率の積算値が前記燃焼開始時期から燃料の燃焼終了時期までの熱発生率の積算値の90%に達する時期よりも、不活性ガスの噴射時期が進角側であるほどNOxの発生が顕著となり、同熱発生率の積算値の90%に達する時期よりも不活性ガスの噴射時期が遅角側であるほど未燃HC,COの発生が顕著となる傾向があることを見出した。
従って、NOxの発生量、及び未燃HC,COの排出量の両方を抑制する観点から、上記熱発生率の積算値の90%に達する時期にて不活性ガスを噴射するのが好適である。上記構成は係る知見に基づく。これによれば、NOxの発生量が抑制されつつ、未燃HC,COの排出量も抑制され得る。
本発明に係る第2の制御装置は、筒内噴射弁、又は、筒内噴射弁及びポート噴射弁と、点火プラグとを備えた内燃機関に適用される。
本発明に係る第2の制御装置は、前記要求燃料噴射量を決定する要求燃料噴射量決定手段と、第1燃料噴射時期にて前記筒内噴射弁又は前記ポート噴射弁から前記第1燃料量の燃料を噴射して混合気の予混合領域を形成し、前記第2燃料噴射時期にて前記筒内噴射弁から前記第2燃料量の燃料を噴射して前記予混合領域内であって前記点火プラグの周りに混合気の成層領域を形成する噴射形態制御手段と、前記第2燃料噴射時期よりも後にて前記点火プラグにて点火を行う点火制御手段とを備えている。
本発明に係る第2の制御装置が適用される内燃機関が備える前記筒内噴射弁は、前記予混合領域と、前記成層領域との境界領域に向けて燃料を噴射するように配置されている。
本発明に係る第2の制御装置の特徴は、前記噴射形態制御手段が、前記要求燃料噴射量に基づく前記内燃機関の負荷を表す値が第1所定値よりも大きい場合、前記点火を行う時期よりも前の第3燃料噴射時期にて、前記第2燃料量の一部である第3燃料量の燃料を噴射して、前記成層領域と体積が等しい混合気の成層領域を形成し、前記第3燃料噴射時期よりも後であって前記点火を行う時期よりも前の第4燃料噴射時期にて、前記第2燃料量から前記第3燃料量を除いた残りの量である第4燃料量の燃料を噴射するように構成されたことにある。
これにより、前記内燃機関の負荷を表す値が第1所定値よりも大きい場合、第3燃料量の燃料噴射により、予混合領域と成層領域との境界領域が形成される。この境界領域に向けて第4燃料量の燃料が噴射される。上記構成によれば、第3燃料量の燃料噴射により形成される境界領域内において、混合気の空燃比のリッチ度合いが大きくなり得る。従って、同境界領域内において、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気の量が小さくなり得る。この結果、上記境界領域から発生するNOxの量を抑制することができる。
また、第4燃料量の燃料噴射によっても混合気の成層領域が形成される。即ち、同成層領域と予混合領域との境界領域が形成される。ここで、同境界領域においては、前記第4燃料噴射時期から所定期間経過後に、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気が形成される。従って、この所定期間経過前に点火時期が到来するように、前記第4燃料噴射時期が設定されることで、第4燃料量の燃料噴射により形成される境界領域から発生するNOxの量を抑制することができる。以上のことから、内燃機関の負荷が大きい場合であっても、内燃機関におけるNOxの発生量が抑制され得る。
上記本発明に係る第2の制御装置においては、前記噴射形態制御手段が、前記負荷を表す値が前記第1所定値以上の第2所定値よりも大きい場合、前記負荷を表す値と前記第2所定値との相違の程度が大きいほど前記第3燃料量が大きくなるように、前記第3及び第4燃料量を設定するよう構成されることが好適である。
上述のように第4燃料量の燃料噴射によっても、混合気の成層領域が形成される。この成層領域の平均空燃比のリッチ度合いは、第3燃料量の燃料噴射により形成される成層領域に比して大きくなり易い。これは、第4燃料量の燃料噴射が、第3燃料量の燃料噴射よりも後になされることに起因すると考えられる。
第4燃料量が大きいほど、第4燃料量の燃料噴射により形成される成層領域における平均空燃比のリッチ度合いがより大きくなる。即ち、第4燃料量が大きいほど、同成層領域からの未燃HC,COの発生量がより大きくなる傾向がある。
上記構成によれば、内燃機関の負荷が大きい場合であっても、第3燃料量が大きい量に設定されることで、第4燃料量が小さい量に設定され得る。従って、内燃機関の負荷が大きい場合であっても、第4燃料量の燃料噴射により形成される成層領域からの、未燃HC,COの発生量が抑制され得る。この結果、内燃機関の負荷の増大に伴う内燃機関の燃費の低下を抑制することができる。
また、本発明に係る第2の制御装置においては、前記噴射形態制御手段が、前記第3燃料量が大きいほど、前記第3燃料噴射時期と前記第4燃料噴射時期との間隔が大きくなるように、前記第3及び第4燃料噴射時期を設定するよう構成されることが好適である。
第3燃料量の燃料噴射により形成された境界領域内においては、前記第3燃料噴射時期から所定期間経過後に、上記NOx発生範囲の空燃比をもった混合気が形成される。同境界領域にて、上記NOx発生範囲の空燃比の混合気の量を確実に小さくする観点から、同混合気が形成されたときに第4燃料量の燃料噴射がなされると好適である。
ここで、第3燃料量が大きいほど、この所定期間はより長くなると考えられる。従って、上記構成によれば、前記第4燃料噴射時期を、上記NOx発生範囲の空燃比をもった混合気が形成される時期に近づけることができる。この結果、第3燃料量の燃料噴射により形成される境界領域から発生するNOxの量を、より確実に抑制することができる。
以下、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る内燃機関の制御装置を火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10の概略構成を示している。この内燃機関10は、シリンダブロック部20と、シリンダヘッド部30とを備えている。
図1は、本発明の第1実施形態に係る内燃機関の制御装置を火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10の概略構成を示している。この内燃機関10は、シリンダブロック部20と、シリンダヘッド部30とを備えている。
シリンダブロック部20は、円筒状のシリンダ21と、ピストン22とを備えている。シリンダヘッド部30と、シリンダ21の内壁面と、ピストン22の頂面とにより燃焼室23が区画されている。ピストン22の頂面の中央付近には、キャビティ(凹部)22aが設けられている。
シリンダヘッド部30は、点火プラグ31と、吸気通路に燃料(ガソリン)を噴射するポート噴射弁32と、燃焼室23内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁33とを備えている。点火プラグ31は、燃焼室23の天井の中央付近に配設されている。
内燃機関10の吸気系統は、吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁41を備えている。スロットル弁41は、図示しないスロットル弁41のアクチュエータにより作動するようになっている。
また、内燃機関10は、排気還流管51を備えている。排気還流管51は排気通路とスロットル弁41よりも下流側の吸気通路とを連通している。排気還流管51には、EGR制御弁52と、EGRクーラー53とが介装されている。これらにより、排気ガスを還流させる通路(EGR通路)が構成されている。EGR制御弁52は、再循環される排気ガス流量(EGRガス流量)を変更し得るようになっている。
点火プラグ31、ポート噴射弁32、筒内噴射弁33、スロットル弁41のアクチュエータ、及びEGR制御弁52は、図示しない電気制御装置と電気的に接続されていて、電気制御装置の指示に応じて駆動信号が供給されるようになっている。
(予混合領域及び成層領域の形成のための燃料噴射形態)
次に、上述のように構成された内燃機関10の制御装置が行う制御、及び燃焼室23内に形成される混合気の様子について説明する。
次に、上述のように構成された内燃機関10の制御装置が行う制御、及び燃焼室23内に形成される混合気の様子について説明する。
図11に対応する図2に示したように、この装置は、原則的には、第1燃料量の燃料を噴射することで、混合気の予混合領域を燃焼室23内に形成するようになっている。また、失火を回避するために、第2燃料量の燃料を噴射することで、予混合領域内に混合気の成層領域を形成するようになっている。そして、点火プラグ31にて点火制御をして、HCCI燃焼のアシストを行うようになっている。加えて、後に詳述するように、NOx発生量を抑制するため、要求燃料噴射量Fiに応じて成層領域の体積等を変更するよう燃料の噴射形態を制御するようになっている。
この装置では、アクセル操作量、エンジン回転速度に基づいて要求燃料噴射量Fiが決定される。そして、決定された要求燃料噴射量Fiと、図3に示した要求燃料噴射量Fiと同要求燃料噴射量Fiに対する上記第1及び第2燃料量の割合との関係を規定するテーブルとに基づいて、上記要求燃料噴射量Fiに対する第1及び第2燃料量の割合が設定される。
先ず、要求燃料噴射量Fiが、第1要求燃料噴射量Fi1(第1所定値)以下である場合における制御について説明する。この場合、図2の左側に対応する制御が実行される。本例では、第1要求燃料噴射量Fi1は、発生するNOxの量が適正範囲の最大量となる場合に対応する要求燃料噴射量Fiである。
この場合、この装置では、図3に示したテーブルに基づいて、要求燃料噴射量Fiに対する第1燃料量の割合が90%に設定され、要求燃料噴射量Fiに対する第2燃料量の割合が10%に設定される。これは、HCCI燃焼の度合いを大きくする観点に基づく。
図4は、要求燃料噴射量Fiと第2燃料量との関係を示すグラフである。要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1以下である場合、要求燃料噴射量Fiが増大すると、第1及び2燃料量は、90:10の一定の割合を維持しながら増大していくようになっている。
図1を参照しながら燃料の噴射形態の制御について説明する。吸気行程が開始すると、燃焼室23内にガスが吸入されていく。このガス(以下、「筒内ガス」とも称呼する。)には、スロットル弁41を介して吸入された新気と、排気還流管51からEGR制御弁52を介して吸入された(外部)EGRガスが含まれる。本例では、スロットル弁41の開度が最大値(即ち、吸入される新気量が一定)に維持される。従って、吸入される新気量(質量)と吸入されるEGRガス量(質量)の和に対するEGRガス量の割合(即ち、EGR率)は、運転状態に応じて電気制御装置により適宜制御されるEGR制御弁52の開度に応じて変化する。
上記吸気行程又は同吸気行程直前の排気行程の所定の時期(第1燃料噴射時期)にて、ポート噴射弁32から吸気通路に上記設定された第1燃料量の燃料が噴射される。上記吸気行程にて、同燃料と筒内ガスとの混合気が燃焼室23内に吸入されて、同混合気が燃焼室23内に広く行き渡っていく。これにより、燃料の濃度が略均一な混合気の予混合領域が形成される。この予混合領域の体積は、燃焼室23の体積と同じとなる(図2の左側の微細なドットの部分を参照)。
予混合領域における平均空燃比(第1燃料量(質量)に対する筒内に吸入される新気量(質量)の割合)は、新気量が一定であるため、第1燃料量が大きいほどリッチ度合いが大きくなる。本例では、想定される運転状態の範囲内において、予混合領域における平均空燃比が20よりも大きくなるように、予混合領域が形成される。
上記吸入行程を含む燃焼サイクル中の圧縮行程後半の(点火時期より前の)所定の時期(第2燃料噴射時期)にて、ピストン22のキャビティ22aに向けて、筒内噴射弁33から上記設定された第2燃料量の燃料が燃焼室23内(即ち、予混合領域内)に噴射される。同燃料の燃料噴霧は点火プラグ31の近傍に主として集まる。これにより、予混合領域内であって点火プラグ31の周りに、燃料の濃度が略均一な混合気の第1成層領域が形成される(図2の左側の斜線の部分を参照)。
第1成層領域における平均空燃比(第2燃料量(質量)に対する第1成層領域内に含まれる新気量(質量)の割合)も、第2燃料量が大きいほどリッチ度合いが大きくなる。本例では、第1成層領域が、小さい一定の体積V1をもつように形成される。これは、第2燃料量が小さい場合であっても、第1成層領域における平均空燃比を理論空燃比よりもリッチにし得、失火を回避し得る観点に基づく。
その後、圧縮上死点近傍にて、点火プラグ31による点火が行われる。上記第1及び第2燃料量の燃料噴射時期、及び点火時期は、運転状態に応じて調整される。この結果、第1成層領域の混合気が燃焼するとともに、平均空燃比のリーン度合いが大きい予混合領域の混合気も燃焼し得る。
(NOxの発生量を抑制するための制御)
ところで、上述したように、燃料がガソリンである場合、比較的大きい量のNOxが発生し易い空燃比の範囲(以下、「NOx発生範囲」と称呼する。)は、16〜20となる(図12を参照)。また、上述したように、予混合領域における平均空燃比は20よりも大きく、且つ、第1成層領域における平均空燃比が理論空燃比よりもリッチである。従って、予混合領域と第1成層領域との境界領域内には、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気が存在する。
ところで、上述したように、燃料がガソリンである場合、比較的大きい量のNOxが発生し易い空燃比の範囲(以下、「NOx発生範囲」と称呼する。)は、16〜20となる(図12を参照)。また、上述したように、予混合領域における平均空燃比は20よりも大きく、且つ、第1成層領域における平均空燃比が理論空燃比よりもリッチである。従って、予混合領域と第1成層領域との境界領域内には、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気が存在する。
ここで、要求燃料噴射量Fiが大きいほど、筒内のピーク温度がより高くなる。筒内のピーク温度が高いほど、境界領域の温度が高くなる。境界領域の温度が高いほど、境界領域から発生するNOxの量が大きくなる。即ち、要求燃料噴射量Fiが大きい場合、上記境界領域から大きい量のNOxが発生する。なお、本例では、要求燃料噴射量Fiが、内燃機関10の負荷を表す値となり得る。
そこで、この装置は、要求燃料噴射量Fiが大きい場合であっても、NOxの発生量を抑制するために、以下に説明する燃料の噴射形態の制御を行う。
この装置では、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きい場合、図2の右側に対応する制御が実行される。この場合、図3に示したテーブルに基づいて、要求燃料噴射量Fiに対する第1燃料量の割合がゼロに設定され、要求燃料噴射量Fiに対する第2燃料量の割合が100%に設定される。
この場合、図4に示すように、第1燃料量がゼロに設定され、第2燃料量が要求燃料噴射量Fiと等しい量に設定される。この場合、要求燃料噴射量Fiが増大していくと、第2燃料量のみ増大していく。このため、ポート噴射弁32からの燃料噴射が行われずに、吸気行程にて筒内ガスのみが燃焼室23内に吸入される。この結果、予混合領域が形成されない。
また、この場合、上記設定された第2燃料量の燃料の噴射により、筒内ガス中に混合気の第2成層領域が形成される。この第2成層領域内の燃料濃度は略均一である。第2成層領域における平均空燃比(第2燃料量(質量)に対する第2成層領域内に含まれる新気量(質量)の割合)が理論空燃比よりもリッチとなるように、且つ、第2成層領域が上記体積V1よりも大きい一定の体積V2をもつように、第2成層領域が形成される。
このため、筒内ガスと第2成層領域との間に形成される境界領域内には、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気が存在する。また、予混合領域と第1成層領域との境界領域に比して、筒内ガスと第2成層領域との境界領域の点火プラグ31からの乖離の程度は大きい。
ここで、上述したように、要求燃料噴射量Fiが一定の場合、境界領域の点火プラグ31からの乖離の程度が大きいほど、境界領域の温度がより低くなる傾向がある。従って、要求燃料噴射量Fiが第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きくなる場合であっても、境界領域の温度上昇が抑制され得る。この結果、要求燃料噴射量Fiが第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きい場合であっても、境界領域からのNOxの発生量が抑制され得る。
また、第2成層領域における平均空燃比は、理論空燃比よりもリッチである。従って、第2成層領域から発生するNOxの量は極僅かである。以上のことから、要求燃料噴射量Fiが第1要求燃料噴射量Fiよりも大きい場合であっても、NOxの発生量が上記適正範囲を超えることを防止することができる。
(未燃HC,COの発生量を抑制するための制御)
ところで、上述のように、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きい場合に第2成層領域を形成する制御においては、第2燃料量(=要求燃料噴射量Fi)が大きいほど、第2成層領域における平均空燃比のリッチ度合いが大きくなる。即ち、要求燃料噴射量Fiが大きいほど、第2成層領域から発生する未燃HC,COの量がより大きくなる。
ところで、上述のように、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きい場合に第2成層領域を形成する制御においては、第2燃料量(=要求燃料噴射量Fi)が大きいほど、第2成層領域における平均空燃比のリッチ度合いが大きくなる。即ち、要求燃料噴射量Fiが大きいほど、第2成層領域から発生する未燃HC,COの量がより大きくなる。
そこで、この装置は、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きい場合において、要求燃料噴射量Fiが大きい場合であっても、未燃HC,COの発生量を抑制するために、以下に説明する燃料の噴射形態の制御を行う。
この装置では、要求燃料噴射量Fiが第2要求燃料噴射量Fi2(>Fi1、第2所定値)よりも大きい場合、図3に示したテーブルに基づいて、要求燃料噴射量Fiが大きいほど、要求燃料噴射量Fiに対する第1燃料量の割合がより大きい割合に設定され、要求燃料噴射量Fiに対する第2燃料量の割合がより小さい割合に設定される。本例では、第2要求燃料噴射量Fi2は、発生する未燃HC,COの量が適正範囲の最大量となる場合に対応する要求燃料噴射量Fiである。
この場合、図4に示すように、第1燃料量が、要求燃料噴射量Fiから第2要求燃料噴射量Fi2を減じた量(所定量)に設定され、第2燃料量が、第2要求燃料噴射量Fi2と等しい量に設定される。即ち、要求燃料噴射量Fiが第2要求燃料噴射量Fi2から増大していくと、第1燃料量はゼロから増大していく一方、第2燃料量は上記第2要求燃料噴射量Fi2に維持されるようになっている。
この場合、上記設定された第1燃料量の燃料の噴射により、予混合領域が形成されて、上記設定された第2燃料量の燃料の噴射により、上記予混合領域内に第2成層領域が形成されるように燃料の噴射形態が制御される。要求燃料噴射量Fiが第2要求燃料噴射量Fi2よりも大きくなる場合であっても、第2燃料量は第2要求燃料噴射量Fi2に維持されるため、第2成層領域における平均空燃比が一定に維持される。
この結果、要求燃料噴射量Fiが第2要求燃料噴射量Fi2よりも大きい場合であっても、未燃HC,COの発生量が上記適正範囲を超えることを防止することができる。
なお、予混合領域と第2成層領域との境界領域にも、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気が存在する。この境界領域は、点火プラグ31から大きく乖離している。従って、要求燃料噴射量Fiが上記第2要求燃料噴射量Fi2よりも大きくなる場合であっても、境界領域の温度上昇が抑制され得る。従って、この場合であっても、境界領域から発生するNOxの量が抑制され得る。
以上、説明したように、本発明の第1実施形態によれば、予混合領域内に第1成層領域を形成するように燃料噴射し、点火プラグにて点火するよう制御する内燃機関の制御装置において、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きい場合、筒内ガス中(又は、予混合領域内)に第2成層領域が形成されるように燃料の噴射形態が制御される。第2成層領域の体積V2が第1成層領域の体積V1よりも大きく、第2成層領域における平均空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように、第2成層領域が形成される。
これにより、筒内ガス(又は、予混合領域)と第2成層領域との境界領域であって、上記NOx発生範囲の空燃比をもつ混合気が存在する境界領域が、点火プラグ31から大きく乖離する。従って、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きくなる場合であっても、境界領域の温度上昇を抑制することができる。この結果、境界領域内から発生するNOxの量を抑制できる。また、第2成層領域における平均空燃比は理論空燃比よりもリッチであるから、第2成層領域から発生するNOxは極僅かとなり得る。以上のことから、要求燃料噴射量Fiが大きい場合であっても、内燃機関10において発生するNOxの量を抑制することができる。
本発明は、上記第1実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第1実施形態においては、図2(A)に対応する図5(A)に示したように、内燃機関10が、燃焼室23内に窒素(不活性ガス)を噴射する窒素噴射弁34(不活性ガス噴射弁)を備えていてもよい。この場合、窒素噴射弁34には、第2成層領域外に位置する噴孔であって、同噴孔からの窒素の噴射方向の延長線が境界領域を貫通するような噴孔が少なくとも1つ備えられていると好適である。
このように窒素噴射弁34が備えられている構成においては、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きい場合、第2成層領域の燃焼中にて窒素が噴射されるように制御される。具体的には、燃料の燃焼開始時期からの燃料の燃焼による熱発生率の積算値が、燃焼開始時期から燃料の燃焼終了時期までの熱発生率の積算値の90%に達する時期にて、窒素が噴射されるように、窒素噴射弁34に噴射指令がなされる。本例では、上記90%に達する時期は、同時期を適合する実験結果に基づいて作製された同時期、要求燃料噴射量Fi、及び点火時期との関係を規定するテーブルに基づいて決定される。
これにより、図5(B)に示すように、窒素が噴射されることで、窒素が第2成層領域外の酸素を巻き込んで第2成層領域内へ向かって流動する。これにより、平均空燃比のリッチ度合いの大きい第2成層領域の燃焼の際に発生する未燃HC,COと上記酸素とが混合し得る。そして、上記未燃HC,COが酸化(燃焼)する。
図6は、上述のように窒素が噴射された場合における、熱発生率の変化の一例を示したタイムチャートである。窒素の噴射時期以降、上述のように未燃HC,COが燃焼することにより、熱発生率が一時的に増大する。従って、窒素が噴射されない構成(図6の破線を参照)に比して、燃費を向上させることができる。
なお、本変形例では、不活性ガスとしての窒素を噴射しているが、これに代えて、アルゴン等の希ガス、二酸化炭素等を噴射してもよい。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。第2実施形態の制御装置は、以下の2点においてのみ上記第1実施形態のものと異なる。
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。第2実施形態の制御装置は、以下の2点においてのみ上記第1実施形態のものと異なる。
第1に、図2(A)に対応する図7(A)に示すように、第2実施形態の制御装置が適用される内燃機関の筒内噴射弁33は、予混合領域と成層領域との境界領域に向けて燃料を噴射するように配置されている。より具体的には、筒内噴射弁33には、噴孔からの燃料の噴射方向の延長線が境界領域を貫通するような噴孔が少なくとも1つ備えられている。
第2に、この装置は、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きい場合、成層領域を形成するための第2燃料量を、第3燃料量と第4燃料量の2つに分割して、上記配置された筒内噴射弁33から、第3及び第4燃料量の燃料を噴射するよう制御する。以下、これらの第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。
この装置では、要求燃料噴射量Fiと、図8に示した要求燃料噴射量Fiと同要求燃料噴射量Fiに対する上記第1、第2、第3及び第4燃料量の割合との関係を規定するテーブルとに基づいて、上記要求燃料噴射量Fiに対する第1、第2、第3及び第4燃料量の割合が設定される。これは、第4燃料量の燃料噴射に基づいて発生する、未燃HC,COの量を抑制する観点に基づく。
先ず、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きく、上記第2要求燃料噴射量Fi2以下である場合について説明する。この場合、図8に示したテーブルに基づいて、要求燃料噴射量Fiに対する第3燃料量の割合が9%に設定され、要求燃料噴射量Fiに対する第4燃料量の割合が1%に設定される。なお、要求燃料噴射量Fiに対する第1燃料量の割合は90%に設定される。
図9は、要求燃料噴射量Fiと第2燃料量との関係を示すグラフである。この場合、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1から増大していくと、第3及び4燃料量は、9:1の一定の割合を維持しながら増大していくようになっている。
図7の左側に示したように、この場合、この装置では、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1以下における場合と同様の予混合領域が形成される。その後、圧縮行程後半の(点火時期より前の)所定の時期(第3燃料噴射時期)にて、筒内噴射弁33から上記設定された第3燃料量の燃料が燃焼室23内(即ち、予混合領域内)に噴射される。
これにより、予混合領域内であって点火プラグ31の周りに、燃料の濃度が略均一な混合気の成層領域が形成される。この成層領域は、平均空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように、且つ、一定の体積V1をもつように形成される。このため、上記予混合領域と上記成層領域との境界領域が形成される。この境界領域には、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気が存在する。
そして、図7の右側に示したように、第3燃料量の燃料噴射時期よりも後であって、点火時期直前の時期(第4燃料噴射時期)にて、筒内噴射弁33から上記設定された第4燃料量の燃料が、上記境界領域に向けて噴射される。
これにより、上記境界領域内において、混合気の空燃比のリッチ度合いが大きくなる。従って、同境界領域内において、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気の量が小さくなり得る。この結果、要求燃料噴射量Fiが大きい場合(即ち、境界領域の温度が高い場合)であっても、第3燃料量の燃料噴射により形成される境界領域から発生するNOxの量を抑制することができる。
また、第4燃料量の燃料噴射によっても混合気の成層領域が形成される。即ち、同成層領域と予混合領域との境界領域が形成される。ここで、同境界領域においては、第4燃料量の燃料噴射時期から所定期間経過後に、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気が形成される。
本例では、点火時期直前に第4燃料量の燃料が噴射されるため、同境界領域にて上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気が形成される前に、点火が行われる。従って、第4燃料量の燃料噴射により形成される境界領域から発生するNOxの量を抑制することができる。以上のことから、上記第1実施形態と同様、要求燃料噴射量Fiが第1要求燃料噴射量Fiよりも大きい場合であっても、NOxの発生量が上記適正範囲を超えることを防止することができる。
次に、要求燃料噴射量Fiが上記第2要求燃料噴射量Fi2よりも大きい場合について説明する。この場合、図8に示したテーブルに基づいて、要求燃料噴射量Fiが大きいほど、要求燃料噴射量Fiに対する第3燃料量の割合がより大きい割合に設定され、要求燃料噴射量Fiに対する第4燃料量の割合がより小さい割合に設定される。なお、要求燃料噴射量Fiに対する第1燃料量の割合は90%に設定される。
これは、以下の観点に基づく。第4燃料量が大きいほど、第4燃料量の噴射により形成される混合気の成層領域の平均空燃比のリッチ度合いがより大きくなって、同成層領域からの未燃HC,COの発生量がより大きくなる傾向がある。要求燃料噴射量Fiが大きい場合であっても、第4燃料量が小さい量に設定されれば、上記未燃HC,COの発生量が抑制され得る。
図9に示すように、この場合、第3燃料量が、要求燃料噴射量Fiの10%の量から、第2要求燃料噴射量Fi2の1%の量を減じた量に設定され、第4燃料量が、第2要求燃料噴射量Fi2の1%と等しい量に設定される。要求燃料噴射量Fiが第2要求燃料噴射量Fi2から増大していくと、第3燃料量は増大していく一方、第4燃料量は上記第2要求燃料噴射量Fi2の1%の量に維持されるようになっている。
従って、要求燃料噴射量Fiが第2要求燃料噴射量Fi2よりも大きくなる場合であっても、第4燃料量の噴射により形成される混合気の成層領域における平均空燃比が一定に維持される。
この結果、上記第1実施形態と同様、要求燃料噴射量Fiが第2要求燃料噴射量Fi2よりも大きい場合であっても、未燃HC,COの発生量が上記適正範囲を超えることを防止することができる。
ここで、この装置における、上記第3及び第4燃料量の燃料の噴射時期の設定方法について付言する。第3燃料量の燃料噴射により形成された境界領域内においては、第3燃料量の燃料が噴射されてから所定期間経過後に、上記NOx発生範囲の空燃比をもった混合気が形成される。この所定期間は、一般に、第3燃料量が大きいほどより長くなると考えられる。
この境界領域において、上記NOx発生範囲の空燃比をもつ混合気の量を確実に小さくするためには、同境界領域内に上記NOx発生範囲の空燃比をもった混合気が形成されたときに、第4燃料量の燃料噴射がなされると好適である。従って、第3燃料量の噴射時期と第4燃料量の噴射時期との間隔は、第3燃料量が大きいほどより長くなるように、第3及び第4燃料量の噴射時期が設定されることが好適である。
上記観点から、この装置では、図10に示しめした第3燃料量の燃料噴射時期と第4燃料量の燃料噴射時期との間隔に対応するクランク角度差Θと、第3燃料量との関係を規定するテーブルに基づいて、上記クランク角度差Θが設定される。このテーブルにより、第3燃料量が大きいほど、上記クランク角度差Θがより大きい値に設定される。そして、上記設定されたクランク角度差Θに基づいて、第3及び第4燃料量の燃料噴射時期が設定されるようになっている。これにより、上記境界領域から発生するNOxの量を確実に抑制することができる。
以上、説明したように、本発明の第2実施形態によれば、要求燃料噴射量Fiが上記第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きい場合、先ず、第2燃料量の一部である第3燃料量が噴射されて、成層領域が、第1燃料量の燃料噴射により形成された予混合領域内に形成される。その後、第2燃料量の残りの部分である第4燃料量が、予混合領域と成層領域との境界領域に向けて噴射されるように燃料の噴射形態が制御される。
これにより、第3燃料量の燃料噴射により形成される境界領域において、混合気の空燃比のリッチ度合いが大きくなり、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気の量が小さくなり得る。この結果、第3燃料量の燃料噴射により形成される境界領域から発生するNOxの量を抑制することができる。また、第4燃料量の燃料噴射時期は点火時期直前である。従って、第4燃料量の燃料噴射により形成される境界領域において、上記NOx発生範囲内の空燃比をもった混合気が形成される前に、混合気が燃焼し得る。以上のことから、要求燃料噴射量Fiが大きい場合であっても、内燃機関10において発生するNOxの量を抑制することができる。
本発明は、上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態においては、内燃機関10がポート噴射弁32を備え、ポート噴射弁32が第1燃料量の燃料を噴射するようになっているが、これに代えて、内燃機関10がポート噴射弁を備えないよう構成され、筒内噴射弁33が第1燃料量の燃料を噴射するようにしてもよい。
また、上記各実施形態においては、第2要求燃料噴射量Fi2が、第1要求燃料噴射量Fi1よりも大きい量に設定されているが、これに代えて、第2要求燃料噴射量Fi2が、第1要求燃料噴射量Fi1と等しい量に設定されてもよい。
なお、上記第1実施形態においては、第2成層領域における平均空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように第2成層領域が形成されているが、これに代えて、成層領域における平均空燃比が理論空燃比より若干リーン(具体的には、15.4〜15.6の範囲内)となるように、成層領域を形成することも考えられる。
種々の実験等により、混合気の空燃比が15.6よりも大きくなると、混合気の燃焼により発生するNOxの量が大きくなる傾向が顕著になる一方、混合気の空燃比が15.4よりも小さくなると、混合気の燃焼により発生する未燃HC,COの量が大きくなる傾向が顕著になることが知られている。第2成層領域における平均空燃比が15.4〜15.6の範囲内とされれば、NOxの発生量、及び未燃HC,COの発生量を抑制することができる。上記構成は係る知見に基づく。これによれば、第2成層領域の平均空燃比が理論空燃比よりもリッチな場合に比して、燃費を向上させることができる。
10…内燃機関、23…燃焼室、31…点火プラグ、32…ポート噴射弁、33…筒内噴射弁、34…窒素噴射弁
Claims (8)
- 内燃機関の燃焼室内にて燃料を直接噴射する筒内噴射弁、又は、前記筒内噴射弁及び内燃機関の吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁と、
点火プラグと、
を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に基づいて要求燃料噴射量を決定する要求燃料噴射量決定手段と、
第1燃料噴射時期にて、前記筒内噴射弁、又は前記ポート噴射弁から前記決定された要求燃料噴射量の半分よりも大きい第1燃料量の燃料を噴射して、混合気の予混合領域を形成し、
前記第1燃料噴射時期よりも後の第2燃料噴射時期にて、前記筒内噴射弁から前記要求燃料噴射量から前記第1燃料量を除いた残りの量である第2燃料量の燃料を噴射して、前記予混合領域内であって前記点火プラグの周りに混合気の第1成層領域を形成する噴射形態制御手段と、
前記第2燃料噴射時期よりも後にて、前記点火プラグにて点火を行う点火制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記噴射形態制御手段は、
前記要求燃料噴射量に基づく前記内燃機関の負荷を表す値が第1所定値よりも大きい場合、前記第1燃料量をゼロに、前記第2燃料量を前記要求燃料噴射量と等しい量に設定して、前記燃焼室内に吸入されたガス中に、前記第1成層領域よりも体積が大きい混合気の第2成層領域であって前記第2燃料量に対する前記第2成層領域中に含まれる空気量の割合が理論空燃比よりもリッチな第2成層領域を形成するように構成された内燃機関の制御装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記噴射形態制御手段は、
前記負荷を表す値が前記第1所定値以上の第2所定値よりも大きい場合、前記第1燃料量をゼロでない所定量に、前記第2燃料量を前記要求燃料噴射量よりも前記所定量だけ小さい量に設定して、前記予混合領域内に前記第2成層領域を形成するように構成された内燃機関の制御装置。 - 請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記噴射形態制御手段は、
前記負荷を表す値が前記第2所定値よりも大きい場合、前記負荷を表す値と前記第2所定値との相違の程度が大きいほど前記所定量が大きくなるように、前記第1及び第2燃料量を設定するよう構成された内燃機関の制御装置。 - 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、
前記燃焼室内に不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射弁を備え、
前記負荷を表す値が前記第1所定値よりも大きい場合、前記第2成層領域内の混合気の燃焼中にて、前記不活性ガス噴射弁から前記不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射制御手段を備えた内燃機関の制御装置。 - 請求項4に記載の内燃機関の制御装置において、
前記不活性ガス噴射制御手段は、
前記内燃機関の運転状態と、燃料の燃焼開始時期からの燃料の燃焼による熱発生率の積算値が前記燃焼開始時期から燃料の燃焼終了時期までの熱発生率の積算値の90%に達する時期と、の関係を規定するデータを記憶するデータ記憶手段を備え、
前記内燃機関の運転状態と、前記データとに基づいて得られる前記熱発生率の積算値の90%に達する時期にて、前記不活性ガスを噴射するように構成された内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の燃焼室内にて燃料を直接噴射する筒内噴射弁、又は、前記筒内噴射弁及び内燃機関の吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁と、
点火プラグと、
を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に基づいて要求燃料噴射量を決定する要求燃料噴射量決定手段と、
第1燃料噴射時期にて、前記筒内噴射弁、又は前記ポート噴射弁から前記決定された要求燃料噴射量の半分よりも大きい第1燃料量の燃料を噴射して、混合気の予混合領域を形成し、
前記第1燃料噴射時期よりも後の第2燃料噴射時期にて、前記筒内噴射弁から前記要求燃料噴射量から前記第1燃料量を除いた残りの量である第2燃料量の燃料を噴射して、前記予混合領域内であって前記点火プラグの周りに混合気の成層領域を形成する噴射形態制御手段と、
前記第2燃料噴射時期よりも後にて、前記点火プラグにて点火を行う点火制御手段と、
を備え、
前記筒内噴射弁は、
前記予混合領域と、前記成層領域との境界領域に向けて燃料を噴射するように配置されている内燃機関の制御装置において、
前記噴射形態制御手段は、
前記要求燃料噴射量に基づく前記内燃機関の負荷を表す値が第1所定値よりも大きい場合、前記点火を行う時期よりも前の第3燃料噴射時期にて、前記第2燃料量の一部である第3燃料量の燃料を噴射して、前記成層領域と体積が等しい混合気の成層領域を形成し、前記第3燃料噴射時期よりも後であって前記点火を行う時期よりも前の第4燃料噴射時期にて、前記第2燃料量から前記第3燃料量を除いた残りの量である第4燃料量の燃料を噴射するように構成された内燃機関の制御装置。 - 請求項6に記載の内燃機関の制御装置において、
前記噴射形態制御手段は、
前記負荷を表す値が前記第1所定値以上の第2所定値よりも大きい場合、前記負荷を表す値と前記第2所定値との相違の程度が大きいほど前記第3燃料量が大きくなるように、前記第3及び第4燃料量を設定するよう構成された内燃機関の制御装置。 - 請求項6又は請求項7に記載の内燃機関の制御装置において、
前記噴射形態制御手段は、
前記第3燃料量が大きいほど、前記第3燃料噴射時期と前記第4燃料噴射時期との間隔が大きくなるように、前記第3及び第4燃料噴射時期を設定するよう構成された内燃機関の制御装置。
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-
2007
- 2007-09-21 JP JP2007245568A patent/JP2009074488A/ja active Pending
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