JP3331935B2 - 圧縮着火式内燃機関 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧縮着火式内燃機関
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より内燃機関、例えばディーゼル機
関においてはＮＯｘの発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと
称す）通路により連結し、このＥＧＲ通路を介して排気
ガス、即ちＥＧＲガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、ＥＧＲガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、Ｅ
ＧＲガス量を増大するほど、即ちＥＧＲ率（ＥＧＲガス
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとＮＯｘの発生量が低下し、従ってＥＧＲ率を増大す
ればするほどＮＯｘの発生量は低下することになる。
関においてはＮＯｘの発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと
称す）通路により連結し、このＥＧＲ通路を介して排気
ガス、即ちＥＧＲガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、ＥＧＲガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、Ｅ
ＧＲガス量を増大するほど、即ちＥＧＲ率（ＥＧＲガス
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとＮＯｘの発生量が低下し、従ってＥＧＲ率を増大す
ればするほどＮＯｘの発生量は低下することになる。
【０００３】このように従来よりＥＧＲ率を増大すれば
ＮＯｘの発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらＥＧＲ率を増大させていくとＥＧＲ率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上ＥＧＲ率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるＥ
ＧＲ率がＥＧＲ率の最大許容限界であると考えられてい
る。
ＮＯｘの発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらＥＧＲ率を増大させていくとＥＧＲ率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上ＥＧＲ率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるＥ
ＧＲ率がＥＧＲ率の最大許容限界であると考えられてい
る。
【０００４】従って従来よりＥＧＲ率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている（例えば特開平４
−３３４７５０号公報参照）。このＥＧＲ率の最大許容
限界は機関の形式や燃料によってかなり異なるがおおよ
そ３０パーセントから５０パーセントである。従って従
来のディーゼル機関ではＥＧＲ率は最大でも３０パーセ
ントから５０パーセント程度に抑えられている。
界を越えない範囲内に定められている（例えば特開平４
−３３４７５０号公報参照）。このＥＧＲ率の最大許容
限界は機関の形式や燃料によってかなり異なるがおおよ
そ３０パーセントから５０パーセントである。従って従
来のディーゼル機関ではＥＧＲ率は最大でも３０パーセ
ントから５０パーセント程度に抑えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来ではＥ
ＧＲ率に対して最大許容限界が存在すると考えられてい
たので従来よりＥＧＲ率はこの最大許容限界を越えない
範囲内においてＮＯｘおよびスモークの発生量ができる
だけ少なくなるように定められていた。しかしながらこ
のようにしてＥＧＲ率をＮＯｘおよびスモークの発生量
ができるだけ少なくなるように定めてもＮＯｘおよびス
モークの発生量の低下には限度があり、実際には依然と
してかなりの量のＮＯｘおよびスモークが発生してしま
うのが現状である。
ＧＲ率に対して最大許容限界が存在すると考えられてい
たので従来よりＥＧＲ率はこの最大許容限界を越えない
範囲内においてＮＯｘおよびスモークの発生量ができる
だけ少なくなるように定められていた。しかしながらこ
のようにしてＥＧＲ率をＮＯｘおよびスモークの発生量
ができるだけ少なくなるように定めてもＮＯｘおよびス
モークの発生量の低下には限度があり、実際には依然と
してかなりの量のＮＯｘおよびスモークが発生してしま
うのが現状である。
【０００６】ところが本発明者がディーゼル機関の燃焼
の研究の過程においてＥＧＲ率を最大許容限界よりも大
きくすれば上述の如くスモークが急激に増大するがこの
スモークの発生量にはピークが存在し、このピークを越
えてＥＧＲ率を更に大きくすると今度はスモークが急激
に減少しはじめ、アイドリング運転時においてＥＧＲ率
を７０パーセント以上にすると、またＥＧＲガスを強力
に冷却した場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上
にするとスモークがほとんど零になる、即ち煤がほとん
ど発生しないことを見い出したのである。また、このと
きにはＮＯｘの発生量が極めて少量となることも判明し
ている。この後この知見に基づいて煤が発生しない理由
について検討を進め、その結果これまでにない煤および
ＮＯｘの同時低減が可能な新たな燃焼システムを構築す
るに至ったのである。この新たな燃焼システムについて
は後に詳細に説明するが簡単に云うと炭化水素が煤に成
長するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止
させることを基本としている。
の研究の過程においてＥＧＲ率を最大許容限界よりも大
きくすれば上述の如くスモークが急激に増大するがこの
スモークの発生量にはピークが存在し、このピークを越
えてＥＧＲ率を更に大きくすると今度はスモークが急激
に減少しはじめ、アイドリング運転時においてＥＧＲ率
を７０パーセント以上にすると、またＥＧＲガスを強力
に冷却した場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上
にするとスモークがほとんど零になる、即ち煤がほとん
ど発生しないことを見い出したのである。また、このと
きにはＮＯｘの発生量が極めて少量となることも判明し
ている。この後この知見に基づいて煤が発生しない理由
について検討を進め、その結果これまでにない煤および
ＮＯｘの同時低減が可能な新たな燃焼システムを構築す
るに至ったのである。この新たな燃焼システムについて
は後に詳細に説明するが簡単に云うと炭化水素が煤に成
長するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止
させることを基本としている。
【０００７】即ち、実験研究を重ねた結果判明したこと
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
【０００８】従って、燃焼室内における燃焼時の燃焼お
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は発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤は発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。
【０００９】このようにこの新たな燃焼システムでは煤
に至る前に成長が途中で停止した炭化水素等を酸化触媒
等により浄化することを基本としており、従って酸化触
媒等が活性化していないとき、即ち機関の運転が開始さ
れてから酸化触媒等が活性化するまでの間はこの新たな
燃焼を行わせることはできない。
に至る前に成長が途中で停止した炭化水素等を酸化触媒
等により浄化することを基本としており、従って酸化触
媒等が活性化していないとき、即ち機関の運転が開始さ
れてから酸化触媒等が活性化するまでの間はこの新たな
燃焼を行わせることはできない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】従って１番目の発明で
は、燃焼室内の不活性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、燃焼室内の不活性ガ
ス量を更に増大していくと燃焼室内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くな
って煤がほとんど発生しなくなる圧縮着火式内燃機関に
おいて、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置
し、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第１
の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量より
も燃焼室内の不活性ガス量が少ない第２の燃焼とを選択
的に切換える切換手段を具備し、機関の運転が開始され
たときにはまず初めに第２の燃焼を行い、次いで機関の
運転状態に応じて第２の燃焼を継続するか又は第１の燃
焼に切換えるようにしている。即ち、機関の運転が開始
されてから暫らくの間は触媒が活性化しないのでこの間
は多量の未燃炭化水素が排出される第１の燃焼を行わ
ず、従来より行われている通常の燃焼である第２の燃焼
が行われる。
は、燃焼室内の不活性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、燃焼室内の不活性ガ
ス量を更に増大していくと燃焼室内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くな
って煤がほとんど発生しなくなる圧縮着火式内燃機関に
おいて、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置
し、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第１
の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量より
も燃焼室内の不活性ガス量が少ない第２の燃焼とを選択
的に切換える切換手段を具備し、機関の運転が開始され
たときにはまず初めに第２の燃焼を行い、次いで機関の
運転状態に応じて第２の燃焼を継続するか又は第１の燃
焼に切換えるようにしている。即ち、機関の運転が開始
されてから暫らくの間は触媒が活性化しないのでこの間
は多量の未燃炭化水素が排出される第１の燃焼を行わ
ず、従来より行われている通常の燃焼である第２の燃焼
が行われる。
【００１１】２番目の発明では１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。３番目の発明では１番目の発明におい
て、燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に
再循環させる再循環装置を具備し、不活性ガスが再循環
排気ガスからなる。
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。３番目の発明では１番目の発明におい
て、燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に
再循環させる再循環装置を具備し、不活性ガスが再循環
排気ガスからなる。
【００１２】４番目の発明では３番目の発明において、
第１の燃焼状態における排気ガス再循環率がほぼ５５パ
ーセント以上である。５番目の発明では１番目の発明に
おいて、第１の燃焼状態における燃焼時の燃料およびそ
の周囲のガス温度は排気ガス中のＮＯｘ量が１０p.p.m
前後又はそれ以下となる温度である。
第１の燃焼状態における排気ガス再循環率がほぼ５５パ
ーセント以上である。５番目の発明では１番目の発明に
おいて、第１の燃焼状態における燃焼時の燃料およびそ
の周囲のガス温度は排気ガス中のＮＯｘ量が１０p.p.m
前後又はそれ以下となる温度である。
【００１３】６番目の発明では１番目の発明において、
第１の燃焼状態では未燃炭化水素が煤の形ではなく煤の
前駆体又はそれ以前の形でもって燃焼室から排出され、
燃焼室から排出された未燃炭化水素が触媒によって酸化
される。７番目の発明では１番目の発明において、機関
の運転が開始されたときにまず初めに行われる第２の燃
焼が行われているときには機関のアイドリング回転数を
高くするようにしている。
第１の燃焼状態では未燃炭化水素が煤の形ではなく煤の
前駆体又はそれ以前の形でもって燃焼室から排出され、
燃焼室から排出された未燃炭化水素が触媒によって酸化
される。７番目の発明では１番目の発明において、機関
の運転が開始されたときにまず初めに行われる第２の燃
焼が行われているときには機関のアイドリング回転数を
高くするようにしている。
【００１４】８番目の発明では１番目の発明において、
機関の運転が開始されたときにまず初めに行われる第２
の燃焼が行われているときには触媒活性後において第２
の燃焼が行われているときに比べて燃料噴射開始時期を
遅らすようにしている。９番目の発明では１番目の発明
において、機関の運転が開始されたときにまず初めに行
われる第２の燃焼が行われているときには触媒活性後に
比べて排気弁の開弁時期を早めるようにしている。
機関の運転が開始されたときにまず初めに行われる第２
の燃焼が行われているときには触媒活性後において第２
の燃焼が行われているときに比べて燃料噴射開始時期を
遅らすようにしている。９番目の発明では１番目の発明
において、機関の運転が開始されたときにまず初めに行
われる第２の燃焼が行われているときには触媒活性後に
比べて排気弁の開弁時期を早めるようにしている。
【００１５】１０番目の発明では９番目の発明におい
て、機関の運転が開始されたときにはまず初めに第２の
燃焼を行い、次いで機関の運転状態に応じて第２の燃焼
が継続されるか又は第１の燃焼に切換えられた後も一定
期間ひき続き排気弁の開弁時期を触媒暖機後に比べて早
めるようにしている。１１番目の発明では１番目の発明
において、触媒が活性化したか否かを判断する活性化判
断手段を具備し、機関の運転が開始されたときにはまず
初めに第２の燃焼を行い、次いで該触媒が活性化したと
判断されたときには機関の運転状態に応じて第２の燃焼
を継続するか又は第１の燃焼に切換えるようにしてい
る。
て、機関の運転が開始されたときにはまず初めに第２の
燃焼を行い、次いで機関の運転状態に応じて第２の燃焼
が継続されるか又は第１の燃焼に切換えられた後も一定
期間ひき続き排気弁の開弁時期を触媒暖機後に比べて早
めるようにしている。１１番目の発明では１番目の発明
において、触媒が活性化したか否かを判断する活性化判
断手段を具備し、機関の運転が開始されたときにはまず
初めに第２の燃焼を行い、次いで該触媒が活性化したと
判断されたときには機関の運転状態に応じて第２の燃焼
を継続するか又は第１の燃焼に切換えるようにしてい
る。
【００１６】１２番目の発明では１１番目の発明におい
て、機関の運転領域を第１の燃焼を行いうる低負荷側の
第１の運転領域と第２の燃焼が行われる高負荷側の第２
の運転領域とに分割し、触媒が活性化したと判断された
ときに機関の運転状態が第１の運転領域であれば第２の
燃焼から第１の燃焼に切換えられる。１３番目の発明で
は１１番目の発明において、触媒温度を代表する代表温
度を検出する検出手段を具備し、活性化判断手段は代表
温度が予め定められた温度を越えたときに触媒が活性化
したと判断する。
て、機関の運転領域を第１の燃焼を行いうる低負荷側の
第１の運転領域と第２の燃焼が行われる高負荷側の第２
の運転領域とに分割し、触媒が活性化したと判断された
ときに機関の運転状態が第１の運転領域であれば第２の
燃焼から第１の燃焼に切換えられる。１３番目の発明で
は１１番目の発明において、触媒温度を代表する代表温
度を検出する検出手段を具備し、活性化判断手段は代表
温度が予め定められた温度を越えたときに触媒が活性化
したと判断する。
【００１７】１４番目の発明では１３番目の発明におい
て、検出手段が触媒下流の機関排気通路内に配置された
温度センサからなり、上記代表温度が触媒を通過した排
気ガス温である。１５番目の発明では１１番目の発明に
おいて、触媒上流の機関排気通路内と触媒下流の機関排
気通路内に夫々温度センサを配置し、活性化判断手段は
触媒下流における排気ガス温が触媒上流における排気ガ
ス温に比べて予め定められた温度以上高くなったときに
触媒が活性化したと判断する。
て、検出手段が触媒下流の機関排気通路内に配置された
温度センサからなり、上記代表温度が触媒を通過した排
気ガス温である。１５番目の発明では１１番目の発明に
おいて、触媒上流の機関排気通路内と触媒下流の機関排
気通路内に夫々温度センサを配置し、活性化判断手段は
触媒下流における排気ガス温が触媒上流における排気ガ
ス温に比べて予め定められた温度以上高くなったときに
触媒が活性化したと判断する。
【００１８】１６番目の発明では１番目の発明におい
て、機関の運転が開始されたときにまず初めに行われる
第２の燃焼が行われているときに排気ガス中の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯの量を一時的に増大させれば触媒が活性化する
か否かを判断する活性化判断手段と、排気ガス中の未燃
ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させれば触媒が活性化す
ると判断されたときに排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量
を一時的に増大させる未燃ＨＣ，ＣＯ増量手段とを具備
し、排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量が一時的に増大せ
しめられた後に機関の運転状態に応じて第２の燃焼を継
続するか又は第１の燃焼に切換えるようにしている。
て、機関の運転が開始されたときにまず初めに行われる
第２の燃焼が行われているときに排気ガス中の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯの量を一時的に増大させれば触媒が活性化する
か否かを判断する活性化判断手段と、排気ガス中の未燃
ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させれば触媒が活性化す
ると判断されたときに排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量
を一時的に増大させる未燃ＨＣ，ＣＯ増量手段とを具備
し、排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量が一時的に増大せ
しめられた後に機関の運転状態に応じて第２の燃焼を継
続するか又は第１の燃焼に切換えるようにしている。
【００１９】１７番目の発明では１６番目の発明におい
て、触媒温度を代表する代表温度を検出する検出手段を
具備し、活性化判断手段は代表温度が予め定められた温
度を越えたときに、排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を
一時的に増大させれば触媒が活性化すると判断する。１
８番目の発明では１７番目の発明において、検出手段が
触媒下流の機関排気通路内に配置された温度センサから
なり、代表温度が触媒を通過した排気ガス温である。
て、触媒温度を代表する代表温度を検出する検出手段を
具備し、活性化判断手段は代表温度が予め定められた温
度を越えたときに、排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を
一時的に増大させれば触媒が活性化すると判断する。１
８番目の発明では１７番目の発明において、検出手段が
触媒下流の機関排気通路内に配置された温度センサから
なり、代表温度が触媒を通過した排気ガス温である。
【００２０】１９番目の発明では１６番目の発明におい
て、未燃ＨＣ，ＣＯ増量手段は機関の運転が開始された
ときにまず初めに行われる第２の燃焼が行われていると
きに第１の燃焼に一時的に切換えることによって排気ガ
ス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させる。２０番目の発
明では１６番目の発明において、未燃ＨＣ，ＣＯ増量手
段は第２の燃焼が行われているときにビゴム噴射を行う
と共に空燃比をリッチにすることによって排気ガス中の
未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させる。
て、未燃ＨＣ，ＣＯ増量手段は機関の運転が開始された
ときにまず初めに行われる第２の燃焼が行われていると
きに第１の燃焼に一時的に切換えることによって排気ガ
ス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させる。２０番目の発
明では１６番目の発明において、未燃ＨＣ，ＣＯ増量手
段は第２の燃焼が行われているときにビゴム噴射を行う
と共に空燃比をリッチにすることによって排気ガス中の
未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させる。
【００２１】２１番目の発明では１６番目の発明におい
て、吸気弁および排気弁が共に開弁するバルブオーバー
ラップ期間を制御するためのバルブオーバーラップ期間
制御手段を具備し、未燃ＨＣ，ＣＯ増量手段は機関の運
転が開始されたときにまず初めに行われる第２の燃焼が
行われているときにバルブオーバーラップ期間を触媒暖
機後に比べて長くすると共に少くとも一部の燃料をバル
ブオーバーラップ期間中に噴射することによって排気ガ
ス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させる。
て、吸気弁および排気弁が共に開弁するバルブオーバー
ラップ期間を制御するためのバルブオーバーラップ期間
制御手段を具備し、未燃ＨＣ，ＣＯ増量手段は機関の運
転が開始されたときにまず初めに行われる第２の燃焼が
行われているときにバルブオーバーラップ期間を触媒暖
機後に比べて長くすると共に少くとも一部の燃料をバル
ブオーバーラップ期間中に噴射することによって排気ガ
ス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させる。
【００２２】２２番目の発明では１６番目の発明におい
て、未燃ＨＣ，ＣＯ増量手段は機関の運転が開始された
ときにまず初めに行われる第２の燃焼が行われていると
きに爆発行程中又は排気行程中に追加の燃料を噴射する
ことによって排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大さ
せる。
て、未燃ＨＣ，ＣＯ増量手段は機関の運転が開始された
ときにまず初めに行われる第２の燃焼が行われていると
きに爆発行程中又は排気行程中に追加の燃料を噴射する
ことによって排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大さ
せる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は本発明を４ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図１を参
照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３は
シリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気
制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は
排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は
対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結
され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介してエア
クリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内には電気
モータ１５により駆動されるスロットル弁１６が配置さ
れる。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１７およ
び排気管１８を介して酸化機能を有する触媒１９を内蔵
した触媒コンバータ２０に連結され、排気マニホルド１
７内には空燃比センサ２１が配置される。
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図１を参
照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３は
シリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気
制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は
排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は
対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結
され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介してエア
クリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内には電気
モータ１５により駆動されるスロットル弁１６が配置さ
れる。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１７およ
び排気管１８を介して酸化機能を有する触媒１９を内蔵
した触媒コンバータ２０に連結され、排気マニホルド１
７内には空燃比センサ２１が配置される。
【００２４】排気マニホルド１７とサージタンク１２と
はＥＧＲ通路２２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路
２２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２３が配置される。
また、ＥＧＲ通路２２周りにはＥＧＲ通路２２内を流れ
るＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２４が配置され
る。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２
４内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却
される。
はＥＧＲ通路２２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路
２２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２３が配置される。
また、ＥＧＲ通路２２周りにはＥＧＲ通路２２内を流れ
るＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２４が配置され
る。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２
４内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却
される。
【００２５】一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管２５を
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結
される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレ
ール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介し
て燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコ
モンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基
づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結
される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレ
ール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介し
て燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコ
モンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基
づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。
【００２６】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備
する。空燃比センサ２１の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力され、燃料圧セン
サ２８の出力信号も対応するＡＤ変換器３７を介して入
力ポート３５に入力される。機関本体１には機関冷却水
温を検出するための温度センサ２９が取付けられ、この
温度センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を
介して入力ポート３５に入力される。また、少なくとも
一つの吸気枝管１１内には吸入空気とＥＧＲガスとの混
合ガス温を検出するための温度センサ４４が取付けら
れ、この温度センサ４４の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備
する。空燃比センサ２１の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力され、燃料圧セン
サ２８の出力信号も対応するＡＤ変換器３７を介して入
力ポート３５に入力される。機関本体１には機関冷却水
温を検出するための温度センサ２９が取付けられ、この
温度センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を
介して入力ポート３５に入力される。また、少なくとも
一つの吸気枝管１１内には吸入空気とＥＧＲガスとの混
合ガス温を検出するための温度センサ４４が取付けら
れ、この温度センサ４４の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。
【００２７】また、触媒１９上流の排気通路内には触媒
１９に流入する排気ガスの温度を検出するための温度セ
ンサ４５が配置され、触媒１９下流の排気通路内には触
媒１９から流出した排気ガスの温度を検出するための温
度センサ４６が配置される。これら温度センサ４５，４
６の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポ
ート３５に入力される。
１９に流入する排気ガスの温度を検出するための温度セ
ンサ４５が配置され、触媒１９下流の排気通路内には触
媒１９から流出した排気ガスの温度を検出するための温
度センサ４６が配置される。これら温度センサ４５，４
６の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポ
ート３５に入力される。
【００２８】アクセルペダル４０にはアクセルペダル４
０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷セン
サ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応す
るＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され
る。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば
３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角セ
ンサ４２が接続される。一方、吸気弁７には吸気弁７を
駆動するためのアクチュエータ４７が取付けられ、排気
弁９には排気弁９を駆動するためのアクチュエータ４８
が取付けられる。出力ポート３６は対応する駆動回路３
８を介して燃料噴射弁６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御
弁２３、燃料ポンプ２７およびアクチュエータ４７，４
８に接続される。
０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷セン
サ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応す
るＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され
る。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば
３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角セ
ンサ４２が接続される。一方、吸気弁７には吸気弁７を
駆動するためのアクチュエータ４７が取付けられ、排気
弁９には排気弁９を駆動するためのアクチュエータ４８
が取付けられる。出力ポート３６は対応する駆動回路３
８を介して燃料噴射弁６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御
弁２３、燃料ポンプ２７およびアクチュエータ４７，４
８に接続される。
【００２９】図２は機関低負荷運転時においてスロット
ル弁１６の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより
空燃比Ａ／Ｆ（図２の横軸）を変化させたときの出力ト
ルクの変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排
出量の変化を示す実験例を表している。図２からわかる
ようにこの実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥ
ＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下の
ときにはＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
ル弁１６の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより
空燃比Ａ／Ｆ（図２の横軸）を変化させたときの出力ト
ルクの変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排
出量の変化を示す実験例を表している。図２からわかる
ようにこの実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥ
ＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下の
ときにはＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
【００３０】図２に示されるようにＥＧＲ率を増大する
ことにより空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が
４０パーセント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセ
ント以上とし、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またＮ
Ｏｘの発生量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，
ＣＯの発生量は増大し始める。
ことにより空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が
４０パーセント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセ
ント以上とし、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またＮ
Ｏｘの発生量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，
ＣＯの発生量は増大し始める。
【００３１】図３（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが１８付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧変
化を示しており、図３（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１３付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の燃焼
圧の変化を示している。図３（Ａ）と図３（Ｂ）とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図３（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図３
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
モークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧変
化を示しており、図３（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１３付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の燃焼
圧の変化を示している。図３（Ａ）と図３（Ｂ）とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図３（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図３
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【００３２】図２および図３に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが１
５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図２
に示されるようにＮＯｘの発生量がかなり低下する。Ｎ
Ｏｘの発生量が低下したということは燃焼室５内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図３からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図３（Ｂ）に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室５
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが１
５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図２
に示されるようにＮＯｘの発生量がかなり低下する。Ｎ
Ｏｘの発生量が低下したということは燃焼室５内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図３からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図３（Ｂ）に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室５
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
【００３３】第２にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図２に示されるようにＨＣおよびＣＯ
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図４に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図４に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図２に示される如くＨＣおよびＣＯの排出
量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
がほぼ零になると図２に示されるようにＨＣおよびＣＯ
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図４に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図４に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図２に示される如くＨＣおよびＣＯの排出
量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
【００３４】図２および図３に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
くこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
【００３５】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。
【００３６】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化触媒
等を用いた後処理でもって浄化することはできない。こ
れに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭化水素は酸
化触媒等を用いた後処理でもって容易に浄化することが
できる。このように酸化触媒等による後処理を考えると
炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態で燃焼室５から
排出させるか、或いは煤の形で燃焼室５から排出させる
かについては極めて大きな差がある。本発明において用
いている新たな燃焼システムは燃焼室５内において煤を
生成させることなく炭化水素を煤の前駆体又はその前の
状態の形でもって燃焼室５から排出させ、この炭化水素
を酸化触媒等により酸化せしめることを核としている。
等を用いた後処理でもって浄化することはできない。こ
れに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭化水素は酸
化触媒等を用いた後処理でもって容易に浄化することが
できる。このように酸化触媒等による後処理を考えると
炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態で燃焼室５から
排出させるか、或いは煤の形で燃焼室５から排出させる
かについては極めて大きな差がある。本発明において用
いている新たな燃焼システムは燃焼室５内において煤を
生成させることなく炭化水素を煤の前駆体又はその前の
状態の形でもって燃焼室５から排出させ、この炭化水素
を酸化触媒等により酸化せしめることを核としている。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】図５は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。即ち、図５において曲線
ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９
０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷却
装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線Ｃ
はＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。即ち、図５において曲線
ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９
０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷却
装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線Ｃ
はＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
【００４２】図５の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガス
を強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図５の曲線Ｂで示さ
れるようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率
が５０パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
を強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図５の曲線Ｂで示さ
れるようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率
が５０パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
【００４３】また、図５の曲線Ｃで示されるようにＥＧ
Ｒガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５
５パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図５は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下
限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなく
なるＥＧＲ率の下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。
Ｒガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５
５パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図５は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下
限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなく
なるＥＧＲ率の下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。
【００４４】図６は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガス
の割合を示している。なお、図６において縦軸は燃焼室
５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Ｙは
過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してお
り、Ｚ１は低負荷運転領域を示している。
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガス
の割合を示している。なお、図６において縦軸は燃焼室
５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Ｙは
過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してお
り、Ｚ１は低負荷運転領域を示している。
【００４５】図６を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図６に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図６においてＥＧＲガスの割合、即ち混合
ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス量
を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すとほ
ぼ５５パーセント以上であり、図６に示す実施例では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６において実線Ｘとし、この全吸入
ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図６
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯｘ発
生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従って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６に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図６においてＥＧＲガスの割合、即ち混合
ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス量
を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すとほ
ぼ５５パーセント以上であり、図６に示す実施例では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６において実線Ｘとし、この全吸入
ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図６
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯｘ発
生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってＮ
Ｏｘの発生量は極めて少量となる。
【００４６】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図６に示されるようにＥＧＲガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図６に示されるようにＥＧＲガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
【００４７】一方、図６の負荷領域Ｚ２では煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘが吸入しうる全吸入
ガス量Ｙを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘを燃焼室５内に供給
するにはＥＧＲガスおよび吸入空気の双方、或いはＥＧ
Ｒガスを過給又は加圧する必要がある。ＥＧＲガス等を
過給又は加圧しない場合には負荷領域Ｚ２では全吸入空
気量Ｘは吸入しうる全吸入空気量Ｙに一致する。従って
この場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干減
少させてＥＧＲガス量を増大すると共に空燃比がリッチ
のもとで燃料を燃焼せしめることになる。
阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘが吸入しうる全吸入
ガス量Ｙを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘを燃焼室５内に供給
するにはＥＧＲガスおよび吸入空気の双方、或いはＥＧ
Ｒガスを過給又は加圧する必要がある。ＥＧＲガス等を
過給又は加圧しない場合には負荷領域Ｚ２では全吸入空
気量Ｘは吸入しうる全吸入空気量Ｙに一致する。従って
この場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干減
少させてＥＧＲガス量を増大すると共に空燃比がリッチ
のもとで燃料を燃焼せしめることになる。
【００４８】前述したように図６は燃料は理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが図６に示される低
負荷運転領域Ｚ１において空気量を図６に示される空気
量よりも少なくても、即ち空燃比をリッチにしても煤の
発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.m 前後又は
それ以下にすることができ、また図６に示される低負荷
領域Ｚ１において空気量を図６に示される空気量よりも
多くしても、即ち空燃比の平均値を１７から１８のリー
ンにしても煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０
p.p.m 前後又はそれ以下にすることができる。
もとで燃焼させる場合を示しているが図６に示される低
負荷運転領域Ｚ１において空気量を図６に示される空気
量よりも少なくても、即ち空燃比をリッチにしても煤の
発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.m 前後又は
それ以下にすることができ、また図６に示される低負荷
領域Ｚ１において空気量を図６に示される空気量よりも
多くしても、即ち空燃比の平均値を１７から１８のリー
ンにしても煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０
p.p.m 前後又はそれ以下にすることができる。
【００４９】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。
【００５０】このように、機関低負荷運転領域Ｚ１では
空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろう
と、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリーン
であろうと煤が発生されず、ＮＯｘの発生量が極めて少
量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのとき
平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。と
ころで燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲の
ガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に
抑制しうるのは燃焼による発熱量が少ない比較的機関負
荷が低いときに限られる。従って本発明では機関負荷が
比較的低いときには燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制
して第１の燃焼、即ち低温燃焼を行うようにし、機関負
荷が比較的高いときには第２の燃焼、即ち従来より普通
に行われている燃焼を行うようにしている。なお、ここ
で第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれまでの説明から明
らかなように煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よ
りも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤がほとんど発生し
ない燃焼のことを云い、第２の燃焼、即ち従来より普通
に行われている燃焼とは煤の発生量がピークとなる不活
性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が少ない燃焼の
ことを云う。
空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろう
と、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリーン
であろうと煤が発生されず、ＮＯｘの発生量が極めて少
量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのとき
平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。と
ころで燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲の
ガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に
抑制しうるのは燃焼による発熱量が少ない比較的機関負
荷が低いときに限られる。従って本発明では機関負荷が
比較的低いときには燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制
して第１の燃焼、即ち低温燃焼を行うようにし、機関負
荷が比較的高いときには第２の燃焼、即ち従来より普通
に行われている燃焼を行うようにしている。なお、ここ
で第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれまでの説明から明
らかなように煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よ
りも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤がほとんど発生し
ない燃焼のことを云い、第２の燃焼、即ち従来より普通
に行われている燃焼とは煤の発生量がピークとなる不活
性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が少ない燃焼の
ことを云う。
【００５１】図７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７において縦軸Ｌはアクセルペダル４０の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎは機関回
転数を示している。また、図７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７において縦軸Ｌはアクセルペダル４０の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎは機関回
転数を示している。また、図７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。
【００５２】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負荷Ｌ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、第２
の燃焼、即ち従来の燃焼方法による燃焼に切換えられ
る。次いで要求負荷Ｌが機関回転数Ｎの関数である第２
の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなると運転領域が第１の運転
領域Ｉに移ったと判断され、再び第１の燃焼、即ち低温
燃焼に切換えられる。
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Ｌが機
関回転数Ｎの関数である第１の境界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、第２
の燃焼、即ち従来の燃焼方法による燃焼に切換えられ
る。次いで要求負荷Ｌが機関回転数Ｎの関数である第２
の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなると運転領域が第１の運転
領域Ｉに移ったと判断され、再び第１の燃焼、即ち低温
燃焼に切換えられる。
【００５３】このように第１の境界Ｘ（Ｎ）と第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも低負荷側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二
つの境界を設けたのは次に二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域IIの高負荷側では比較的燃焼温度
が高く、このとき要求負荷Ｌ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、要求負荷Ｌ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）よりも低負荷側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二
つの境界を設けたのは次に二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域IIの高負荷側では比較的燃焼温度
が高く、このとき要求負荷Ｌ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、要求負荷Ｌ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。
【００５４】なお、本発明による実施例では第２の境界
Ｙ（Ｎ）は第１の境界Ｘ（Ｎ）に対してΔＬ（Ｎ）だけ
低負荷側とされる。図７および図８に示されるようにΔ
Ｌ（Ｎ）は機関回転数Ｎの関数であり、ΔＬ（Ｎ）は機
関回転数Ｎが高くなるほど小さくなる。ところで機関の
運転状態が第１の運転領域Ｉにあって低温燃焼が行われ
ているときには煤はほとんど発生せず、その代り未燃炭
化水素が煤の前駆体又はその前の状態の形でもって燃焼
室５から排出される。このとき酸化機能を有する触媒１
９が活性化していれば燃焼室５から排出された未燃炭化
水素は触媒１９により良好に酸化せしめられる。しかし
ながらこのとき触媒１９が活性化していない場合には未
燃炭化水素は触媒１９により酸化せしめられず、斯くし
て多量の未燃炭化水素が大気に放出されることになる。
ところで機関の運転が開始されたときには触媒１９が活
性化していない場合が多い。従って本発明では機関の運
転が開始されたときにはまず初めに、第２の燃焼、即ち
従来の燃焼方法による燃焼を行い、次いで第１の燃焼を
行うようにしている。
Ｙ（Ｎ）は第１の境界Ｘ（Ｎ）に対してΔＬ（Ｎ）だけ
低負荷側とされる。図７および図８に示されるようにΔ
Ｌ（Ｎ）は機関回転数Ｎの関数であり、ΔＬ（Ｎ）は機
関回転数Ｎが高くなるほど小さくなる。ところで機関の
運転状態が第１の運転領域Ｉにあって低温燃焼が行われ
ているときには煤はほとんど発生せず、その代り未燃炭
化水素が煤の前駆体又はその前の状態の形でもって燃焼
室５から排出される。このとき酸化機能を有する触媒１
９が活性化していれば燃焼室５から排出された未燃炭化
水素は触媒１９により良好に酸化せしめられる。しかし
ながらこのとき触媒１９が活性化していない場合には未
燃炭化水素は触媒１９により酸化せしめられず、斯くし
て多量の未燃炭化水素が大気に放出されることになる。
ところで機関の運転が開始されたときには触媒１９が活
性化していない場合が多い。従って本発明では機関の運
転が開始されたときにはまず初めに、第２の燃焼、即ち
従来の燃焼方法による燃焼を行い、次いで第１の燃焼を
行うようにしている。
【００５５】触媒１９としては酸化触媒、三元触媒、又
はＮＯｘ吸収剤を用いることができる。ＮＯｘ吸収剤は
燃焼室５内における平均空燃比がリーンのときにＮＯｘ
を吸収し、燃焼室５内における平均空燃比がリッチにな
るとＮＯｘを放出する機能を有する。このＮＯｘ吸収剤
は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリ
ウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ
のようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ
のようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹ
のような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔ
のような貴金属とが担持されている。
はＮＯｘ吸収剤を用いることができる。ＮＯｘ吸収剤は
燃焼室５内における平均空燃比がリーンのときにＮＯｘ
を吸収し、燃焼室５内における平均空燃比がリッチにな
るとＮＯｘを放出する機能を有する。このＮＯｘ吸収剤
は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリ
ウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ
のようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ
のようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹ
のような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔ
のような貴金属とが担持されている。
【００５６】酸化触媒はもとより、三元触媒およびＮＯ
ｘ吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く
三元触媒およびＮＯｘ吸収剤を触媒１９として用いるこ
とができる。触媒１９は触媒１９の温度が或る一定温度
を越えると活性化する。触媒１９が活性化する温度は触
媒１９の種類により異なり、代表的な酸化触媒の活性化
温度は３５０℃程度である。触媒１９を通過した排気ガ
スの温度は触媒１９の温度よりもわずかな一定温度だけ
低くなり、従って触媒１９を通過した排気ガス温は触媒
１９の温度を代表している。従って本発明による一実施
例では触媒１９を通過した排気ガスの温度から触媒１９
が活性化したか否かを判断するようにしている。
ｘ吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く
三元触媒およびＮＯｘ吸収剤を触媒１９として用いるこ
とができる。触媒１９は触媒１９の温度が或る一定温度
を越えると活性化する。触媒１９が活性化する温度は触
媒１９の種類により異なり、代表的な酸化触媒の活性化
温度は３５０℃程度である。触媒１９を通過した排気ガ
スの温度は触媒１９の温度よりもわずかな一定温度だけ
低くなり、従って触媒１９を通過した排気ガス温は触媒
１９の温度を代表している。従って本発明による一実施
例では触媒１９を通過した排気ガスの温度から触媒１９
が活性化したか否かを判断するようにしている。
【００５７】図９は空燃比センサ２１の出力を示してい
る。図９に示されるように空燃比センサ２１の出力電流
Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比セン
サ２１の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。次
に触媒１９が活性化している場合を例にとって図１０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。
る。図９に示されるように空燃比センサ２１の出力電流
Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比セン
サ２１の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。次
に触媒１９が活性化している場合を例にとって図１０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。
【００５８】図１０は要求負荷Ｌに対するスロットル弁
１６の開度、ＥＧＲ制御弁２３の開度、ＥＧＲ率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図１０に示さ
れるように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域Ｉではスロ
ットル弁１６の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全
閉近くから半開程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ
制御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉
近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図１
０に示される例では第１の運転領域ＩではＥＧＲ率がほ
ぼ７０パーセントとされており、空燃比は１５から１８
のリーン空燃比とされている。
１６の開度、ＥＧＲ制御弁２３の開度、ＥＧＲ率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図１０に示さ
れるように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域Ｉではスロ
ットル弁１６の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全
閉近くから半開程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ
制御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉
近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図１
０に示される例では第１の運転領域ＩではＥＧＲ率がほ
ぼ７０パーセントとされており、空燃比は１５から１８
のリーン空燃比とされている。
【００５９】云い換えると第１の運転領域ＩではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比が１５から１８
のリーン空燃比となるようにスロットル弁１６の開度お
よびＥＧＲ制御弁２３の開度が制御される。なお、この
とき空燃比は空燃比センサ２１の出力信号に基づいてＥ
ＧＲ制御弁２３の開度を補正することによって目標リー
ン空燃比に制御される。また、第１の運転領域Ｉでは圧
縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴射が行われる。この場合、噴
射開始時期θＳは要求負荷Ｌが高くなるにつれて遅くな
り、噴射完了時期θＥも噴射開始時期θＳが遅くなるに
つれて遅くなる。
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比が１５から１８
のリーン空燃比となるようにスロットル弁１６の開度お
よびＥＧＲ制御弁２３の開度が制御される。なお、この
とき空燃比は空燃比センサ２１の出力信号に基づいてＥ
ＧＲ制御弁２３の開度を補正することによって目標リー
ン空燃比に制御される。また、第１の運転領域Ｉでは圧
縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴射が行われる。この場合、噴
射開始時期θＳは要求負荷Ｌが高くなるにつれて遅くな
り、噴射完了時期θＥも噴射開始時期θＳが遅くなるに
つれて遅くなる。
【００６０】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁１６は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
２３も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１
６を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体１の振動を抑制するためにスロッ
トル弁１６が全閉近くまで閉弁せしめられる。
弁１６は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
２３も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１
６を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体１の振動を抑制するためにスロッ
トル弁１６が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００６１】機関の運転状態が第１の運転領域Ｉである
ときには煤およびＮＯｘはほとんど発生せず、排気ガス
中に含まれている煤の前駆体又はその前の状態の炭化水
素は触媒１９により酸化せしめられる。一方、機関の運
転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変わ
るとスロットル弁１６の開度が半開状態から全開方向へ
ステップ状に増大しめられる。このとき図９に示す例で
はＥＧＲ率がほぼ７０パーセントから４０パーセント以
下までステップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ
状に大きくされる。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを
発生するＥＧＲ率範囲（図５）を飛び越えるので機関の
運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変
わるときに多量のスモークが発生することがない。
ときには煤およびＮＯｘはほとんど発生せず、排気ガス
中に含まれている煤の前駆体又はその前の状態の炭化水
素は触媒１９により酸化せしめられる。一方、機関の運
転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変わ
るとスロットル弁１６の開度が半開状態から全開方向へ
ステップ状に増大しめられる。このとき図９に示す例で
はＥＧＲ率がほぼ７０パーセントから４０パーセント以
下までステップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ
状に大きくされる。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを
発生するＥＧＲ率範囲（図５）を飛び越えるので機関の
運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変
わるときに多量のスモークが発生することがない。
【００６２】第２の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この燃焼方法では煤およびＮＯｘが
若干発生するが低温燃焼に比べて熱効率は高く、従って
機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域
IIに変わると図１０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。第２の運転領域IIではスロット
ル弁１６は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制
御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さく
される。この運転領域IIではＥＧＲ率は要求負荷Ｌが高
くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高くなるほ
ど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高くなっ
てもリーン空燃比とされる。また、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。
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１０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。第２の運転領域IIではスロット
ル弁１６は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制
御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さく
される。この運転領域IIではＥＧＲ率は要求負荷Ｌが高
くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高くなるほ
ど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高くなっ
てもリーン空燃比とされる。また、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。
【００６３】ところで低温燃焼しうる第１の運転領域Ｉ
の範囲は圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温およびシ
リンダ内壁面温度に応じて変化する。即ち、要求負荷が
高くなって燃焼による発熱量が増大すると、燃焼時にお
ける燃料およびその周囲のガス温が高くなり、斯くして
低温燃焼を行うことができなくなる。一方、圧縮始めの
燃焼室５内のガス温ＴＧが低くなると燃焼が開始される
直前の燃焼室５内のガス温が低くなるので燃焼時におけ
る燃料およびその周囲のガス温が低くなる。従って圧縮
始めの燃焼室５内のガス温ＴＧが低くなれば燃焼による
発熱量が増大しても、即ち要求負荷が高くなっても燃焼
時における燃料およびその周囲のガス温は高くならず、
斯くして低温燃焼が行われることになる。云い換えると
圧縮始めの燃焼室５内のガス温ＴＧが低くなればなるほ
ど低温燃焼しうる第１の運転領域Ｉが高負荷側に拡大す
ることになる。
の範囲は圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温およびシ
リンダ内壁面温度に応じて変化する。即ち、要求負荷が
高くなって燃焼による発熱量が増大すると、燃焼時にお
ける燃料およびその周囲のガス温が高くなり、斯くして
低温燃焼を行うことができなくなる。一方、圧縮始めの
燃焼室５内のガス温ＴＧが低くなると燃焼が開始される
直前の燃焼室５内のガス温が低くなるので燃焼時におけ
る燃料およびその周囲のガス温が低くなる。従って圧縮
始めの燃焼室５内のガス温ＴＧが低くなれば燃焼による
発熱量が増大しても、即ち要求負荷が高くなっても燃焼
時における燃料およびその周囲のガス温は高くならず、
斯くして低温燃焼が行われることになる。云い換えると
圧縮始めの燃焼室５内のガス温ＴＧが低くなればなるほ
ど低温燃焼しうる第１の運転領域Ｉが高負荷側に拡大す
ることになる。
【００６４】また、シリンダ内壁面温度ＴＷと圧縮始め
の燃焼室５内のガス温ＴＧとの温度差（ＴＷ−ＴＧ）が
小さいほど圧縮行程中にシリンダ内壁面を介して逃げる
熱量が増大する。従ってこの温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小
さくなるほど圧縮行程中における燃焼室５内のガスの温
度上昇量が少なくなり、斯くして燃焼時における燃料お
よびその周囲のガス温が低くなる。従って温度差（ＴＷ
−ＴＧ）が小さいほど低温燃焼しうる第１の運転領域Ｉ
が高負荷側に拡大することになる。
の燃焼室５内のガス温ＴＧとの温度差（ＴＷ−ＴＧ）が
小さいほど圧縮行程中にシリンダ内壁面を介して逃げる
熱量が増大する。従ってこの温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小
さくなるほど圧縮行程中における燃焼室５内のガスの温
度上昇量が少なくなり、斯くして燃焼時における燃料お
よびその周囲のガス温が低くなる。従って温度差（ＴＷ
−ＴＧ）が小さいほど低温燃焼しうる第１の運転領域Ｉ
が高負荷側に拡大することになる。
【００６５】本発明による実施例では圧縮始めにおける
燃焼室５内のガス温ＴＧが低くなると図１１に示される
ように第１の境界がＸｏ（Ｎ）からＸ（Ｎ）に移動せし
められ、温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小さくなると図１１に
示されるように第１の境界がＸｏ（Ｎ）からＸ（Ｎ）に
移動せしめられる。なお、ここでＸｏ（Ｎ）は基準とな
る第１の境界を示している。基準となる第１の境界Ｘｏ
（Ｎ）は機関回転数Ｎの関数であり、Ｘ（Ｎ）はこのＸ
ｏ（Ｎ）を用いて次式に基づいて算出される。
燃焼室５内のガス温ＴＧが低くなると図１１に示される
ように第１の境界がＸｏ（Ｎ）からＸ（Ｎ）に移動せし
められ、温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小さくなると図１１に
示されるように第１の境界がＸｏ（Ｎ）からＸ（Ｎ）に
移動せしめられる。なお、ここでＸｏ（Ｎ）は基準とな
る第１の境界を示している。基準となる第１の境界Ｘｏ
（Ｎ）は機関回転数Ｎの関数であり、Ｘ（Ｎ）はこのＸ
ｏ（Ｎ）を用いて次式に基づいて算出される。
【００６６】 Ｘ（Ｎ）＝Ｘｏ（Ｎ）＋Ｋ（Ｔ）・Ｋ（Ｎ） Ｋ（Ｔ）＝Ｋ（Ｔ）1 ＋Ｋ（Ｔ）2 ここでＫ（Ｔ）1 は図１２（Ａ）に示されるように圧縮
始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧの関数であり、こ
のＫ（Ｔ）1 の値は圧縮始めにおける燃焼室５内のガス
温ＴＧが低くなるほど大きくなる。また、Ｋ（Ｔ）2 は
図１２（Ｂ）に示されるように温度差（ＴＷ−ＴＧ）の
関数であり、このＫ（Ｔ）2 の値は温度差（ＴＷ−Ｔ
Ｇ）が小さくなるほど大きくなる。なお、図１２（Ａ）
および図１２（Ｂ）においてＴ1 は基準温度、Ｔ2 は基
準温度差であり、ＴＧ＝Ｔ1 でかつ（ＴＷ−ＴＧ）＝Ｔ
2 のときに第１の境界が図１１のＸｏ（Ｎ）となる。
始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧの関数であり、こ
のＫ（Ｔ）1 の値は圧縮始めにおける燃焼室５内のガス
温ＴＧが低くなるほど大きくなる。また、Ｋ（Ｔ）2 は
図１２（Ｂ）に示されるように温度差（ＴＷ−ＴＧ）の
関数であり、このＫ（Ｔ）2 の値は温度差（ＴＷ−Ｔ
Ｇ）が小さくなるほど大きくなる。なお、図１２（Ａ）
および図１２（Ｂ）においてＴ1 は基準温度、Ｔ2 は基
準温度差であり、ＴＧ＝Ｔ1 でかつ（ＴＷ−ＴＧ）＝Ｔ
2 のときに第１の境界が図１１のＸｏ（Ｎ）となる。
【００６７】一方、Ｋ（Ｎ）は図１２（Ｃ）に示される
ように機関回転数Ｎの関数であり、Ｋ（Ｎ）の値は機関
回転数Ｎが高くなるほど小さくなる。即ち、圧縮始めに
おける燃焼室５内のガス温ＴＧが基準温度Ｔ1 よりも低
くなると圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧが低
くなるほど第１の境界Ｘ（Ｎ）はＸｏ（Ｎ）に対して高
負荷側に移動し、温度差（ＴＷ−ＴＧ）が基準温度差Ｔ
2 よりも低くなると温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小さくなる
ほど第１の境界Ｘ（Ｎ）はＸｏ（Ｎ）に対して高負荷側
に移動する。また、Ｘｏ（Ｎ）に対するＸ（Ｎ）の移動
量は機関回転数Ｎが高くなるほど少なくなる。
ように機関回転数Ｎの関数であり、Ｋ（Ｎ）の値は機関
回転数Ｎが高くなるほど小さくなる。即ち、圧縮始めに
おける燃焼室５内のガス温ＴＧが基準温度Ｔ1 よりも低
くなると圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温ＴＧが低
くなるほど第１の境界Ｘ（Ｎ）はＸｏ（Ｎ）に対して高
負荷側に移動し、温度差（ＴＷ−ＴＧ）が基準温度差Ｔ
2 よりも低くなると温度差（ＴＷ−ＴＧ）が小さくなる
ほど第１の境界Ｘ（Ｎ）はＸｏ（Ｎ）に対して高負荷側
に移動する。また、Ｘｏ（Ｎ）に対するＸ（Ｎ）の移動
量は機関回転数Ｎが高くなるほど少なくなる。
【００６８】図１３（Ａ）は第１の境界が基準となる第
１の境界Ｘｏ（Ｎ）であるときの第１の運転領域Ｉにお
ける空燃比Ａ／Ｆを示している。図１３（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が１５，１６，１７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（Ａ）に示されるように第１の運転領域
Ｉでは空燃比がリーンとなっており、更に第１の運転領
域Ｉでは要求負荷Ｌが低くなるほど空燃比Ａ／Ｆがリー
ンとされる。
１の境界Ｘｏ（Ｎ）であるときの第１の運転領域Ｉにお
ける空燃比Ａ／Ｆを示している。図１３（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が１５，１６，１７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（Ａ）に示されるように第１の運転領域
Ｉでは空燃比がリーンとなっており、更に第１の運転領
域Ｉでは要求負荷Ｌが低くなるほど空燃比Ａ／Ｆがリー
ンとされる。
【００６９】即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほ
どＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことができ
る。ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、従っ
て図１３（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなる
につれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。空燃比Ａ／Ｆが
大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り
空燃比をリーンにするために本発明による実施例では要
求負荷Ｌが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされ
る。なお、燃料消費率のことを考えなければ第１の運転
領域Ｉにおける空燃比Ａ／Ｆを小さな一定空燃比、例え
ばＡ／Ｆ＝１５とすることもできる。
る発熱量が少なくなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほ
どＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことができ
る。ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、従っ
て図１３（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなる
につれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。空燃比Ａ／Ｆが
大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り
空燃比をリーンにするために本発明による実施例では要
求負荷Ｌが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされ
る。なお、燃料消費率のことを考えなければ第１の運転
領域Ｉにおける空燃比Ａ／Ｆを小さな一定空燃比、例え
ばＡ／Ｆ＝１５とすることもできる。
【００７０】図１３（Ｂ）は第１の境界が図１１に示さ
れるＸ（Ｎ）のときの第１の運転領域Ｉにおける空燃比
Ａ／Ｆを示している。図１３（Ａ）および（Ｂ）を比較
するとわかるように第１の境界Ｘ（Ｎ）がＸｏ（Ｎ）に
対して高負荷側に移動するとそれに追従して各空燃比を
示すＡ／Ｆ＝１５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７の曲線
も高負荷側に移動する。従って第１の境界Ｘ（Ｎ）がＸ
ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移動すると同一要求負荷Ｌ
および同一機関回転数Ｎにおける空燃比Ａ／Ｆが大きく
なることがわかる。即ち、第１の運転領域Ｉが高負荷側
に拡大せしめられると煤およびＮＯｘのほとんど発生し
ない運転領域が拡大されるばかりでなく、燃料消費率が
向上せしめられることになる。
れるＸ（Ｎ）のときの第１の運転領域Ｉにおける空燃比
Ａ／Ｆを示している。図１３（Ａ）および（Ｂ）を比較
するとわかるように第１の境界Ｘ（Ｎ）がＸｏ（Ｎ）に
対して高負荷側に移動するとそれに追従して各空燃比を
示すＡ／Ｆ＝１５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７の曲線
も高負荷側に移動する。従って第１の境界Ｘ（Ｎ）がＸ
ｏ（Ｎ）に対して高負荷側に移動すると同一要求負荷Ｌ
および同一機関回転数Ｎにおける空燃比Ａ／Ｆが大きく
なることがわかる。即ち、第１の運転領域Ｉが高負荷側
に拡大せしめられると煤およびＮＯｘのほとんど発生し
ない運転領域が拡大されるばかりでなく、燃料消費率が
向上せしめられることになる。
【００７１】本発明による実施例では第１の境界Ｘ
（Ｎ）が種々に変化したときの第１の運転領域Ｉにおけ
る目標空燃比、即ち種々のＫ（Ｔ）の値に対する第１の
運転領域Ｉにおける目標空燃比が図１４（Ａ）から図１
４（Ｄ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数
Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶さ
れている。即ち、図１４（Ａ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ１
のときの目標空燃比ＡＦＫＴ１を示しており、図１４
（Ｂ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ２のときの目標空燃比ＡＦ
ＫＴ２を示しており、図１４（Ｃ）はＫ（Ｔ）の値がＫ
Ｔ３のときの目標空燃比ＡＦＫＴ３を示しており、図１
４（Ｄ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ４のときの目標空燃比Ａ
ＦＫＴ４を示している。
（Ｎ）が種々に変化したときの第１の運転領域Ｉにおけ
る目標空燃比、即ち種々のＫ（Ｔ）の値に対する第１の
運転領域Ｉにおける目標空燃比が図１４（Ａ）から図１
４（Ｄ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数
Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶さ
れている。即ち、図１４（Ａ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ１
のときの目標空燃比ＡＦＫＴ１を示しており、図１４
（Ｂ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ２のときの目標空燃比ＡＦ
ＫＴ２を示しており、図１４（Ｃ）はＫ（Ｔ）の値がＫ
Ｔ３のときの目標空燃比ＡＦＫＴ３を示しており、図１
４（Ｄ）はＫ（Ｔ）の値がＫＴ４のときの目標空燃比Ａ
ＦＫＴ４を示している。
【００７２】一方、空燃比を目標空燃比ＡＦＫＴ１，Ａ
ＦＫＴ２，ＡＦＫＴ３，ＡＦＫＴ４とするのに必要なス
ロットル弁１６の目標開度が図１５（Ａ）から図１５
（Ｄ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎ
の関数としてマップの形で予め定めＲＯＭ３２内に記憶
されており、また空燃比を目標空燃比ＡＦＫＴ１，ＡＦ
ＫＴ２，ＡＦＫＴ３，ＡＦＫＴ４とするのに必要なＥＧ
Ｒ制御弁２３の目標基本開度が図１６（Ａ）から図１６
（Ｄ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎ
の関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶され
ている。
ＦＫＴ２，ＡＦＫＴ３，ＡＦＫＴ４とするのに必要なス
ロットル弁１６の目標開度が図１５（Ａ）から図１５
（Ｄ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎ
の関数としてマップの形で予め定めＲＯＭ３２内に記憶
されており、また空燃比を目標空燃比ＡＦＫＴ１，ＡＦ
ＫＴ２，ＡＦＫＴ３，ＡＦＫＴ４とするのに必要なＥＧ
Ｒ制御弁２３の目標基本開度が図１６（Ａ）から図１６
（Ｄ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎ
の関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶され
ている。
【００７３】即ち、図１５（Ａ）は空燃比が１５のとき
のスロットル弁１６の目標開度ＳＴ１５を示しており、
図１６（Ａ）は空燃比が１５のときのＥＧＲ制御弁２３
の目標基本開度ＳＥ１５を示している。また、図１５
（Ｂ）は空燃比が１６のときのスロットル弁１６の目標
開度ＳＴ１６を示しており、図１６（Ｂ）は空燃比が１
６のときのＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥ１６を
示している。
のスロットル弁１６の目標開度ＳＴ１５を示しており、
図１６（Ａ）は空燃比が１５のときのＥＧＲ制御弁２３
の目標基本開度ＳＥ１５を示している。また、図１５
（Ｂ）は空燃比が１６のときのスロットル弁１６の目標
開度ＳＴ１６を示しており、図１６（Ｂ）は空燃比が１
６のときのＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥ１６を
示している。
【００７４】また、図１５（Ｃ）は空燃比が１７のとき
のスロットル弁１６の目標開度ＳＴ１７を示しており、
図１６（Ｃ）は空燃比が１７のときのＥＧＲ制御弁２３
の目標基本開度ＳＥ１７を示している。また、図１５
（Ｄ）は空燃比が１８のときのスロットル弁１６の目標
開度ＳＴ１８を示しており、図１６（Ｄ）は空燃比が１
８のときのＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥ１８を
示している。
のスロットル弁１６の目標開度ＳＴ１７を示しており、
図１６（Ｃ）は空燃比が１７のときのＥＧＲ制御弁２３
の目標基本開度ＳＥ１７を示している。また、図１５
（Ｄ）は空燃比が１８のときのスロットル弁１６の目標
開度ＳＴ１８を示しており、図１６（Ｄ）は空燃比が１
８のときのＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥ１８を
示している。
【００７５】図１７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１７においてＡ／Ｆ＝２４，Ａ／Ｆ＝３
５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で示される各曲線は夫
々目標空燃比２４，３５，４５，６０を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが図１８（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比をこの目標空
燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
が図１８（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関
回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に
記憶されている。
による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比を示して
いる。なお、図１７においてＡ／Ｆ＝２４，Ａ／Ｆ＝３
５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で示される各曲線は夫
々目標空燃比２４，３５，４５，６０を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが図１８（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比をこの目標空
燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
が図１８（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関
回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に
記憶されている。
【００７６】機関の運転状態が第２の運転状態IIのとき
には空燃比が図１７に示される目標空燃比とされる。ま
た、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであっても第２
の燃焼を行うべきときには空燃比が図１７に示される目
標空燃比とされる。図１９は低温燃焼領域、即ち第１の
運転領域Ｉを制御するためのルーチンを示している。
には空燃比が図１７に示される目標空燃比とされる。ま
た、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであっても第２
の燃焼を行うべきときには空燃比が図１７に示される目
標空燃比とされる。図１９は低温燃焼領域、即ち第１の
運転領域Ｉを制御するためのルーチンを示している。
【００７７】図１９を参照すると、まず初めにステップ
１００において圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温Ｔ
Ｇおよびシリンダ内壁面温度ＴＷが算出される。この実
施例では温度センサ４４により検出された吸入空気とＥ
ＧＲガスの混合ガス温が圧縮始めにおける燃焼室５内の
ガス温ＴＧとされ、温度センサ２９により検出された機
関冷却水温がシリンダ内壁面温度ＴＷとされる。次いで
ステップ１０１では図１２（Ａ）に示す関係からＫ
（Ｔ）1 が求められ、図１２（Ｂ）に示す関係からＫ
（Ｔ）2 が求められ、これらＫ（Ｔ）1 とＫ（Ｔ）2 と
を加算することによってＫ（Ｔ）（＝Ｋ（Ｔ）1 ＋Ｋ
（Ｔ）2 ）が算出される。
１００において圧縮始めにおける燃焼室５内のガス温Ｔ
Ｇおよびシリンダ内壁面温度ＴＷが算出される。この実
施例では温度センサ４４により検出された吸入空気とＥ
ＧＲガスの混合ガス温が圧縮始めにおける燃焼室５内の
ガス温ＴＧとされ、温度センサ２９により検出された機
関冷却水温がシリンダ内壁面温度ＴＷとされる。次いで
ステップ１０１では図１２（Ａ）に示す関係からＫ
（Ｔ）1 が求められ、図１２（Ｂ）に示す関係からＫ
（Ｔ）2 が求められ、これらＫ（Ｔ）1 とＫ（Ｔ）2 と
を加算することによってＫ（Ｔ）（＝Ｋ（Ｔ）1 ＋Ｋ
（Ｔ）2 ）が算出される。
【００７８】次いでステップ１０２では機関回転数Ｎに
基づいて図１２（Ｃ）に示す関係からＫ（Ｎ）が算出さ
れる。次いでステップ１０３では予め記憶されている第
１の境界Ｘｏ（Ｎ）の値を用いて次式に基づき第１の境
界Ｘ（Ｎ）の値が算出される。 Ｘ（Ｎ）＝Ｘｏ（Ｎ）＋Ｋ（Ｔ）・Ｋ（Ｎ） 次いでステップ１０４では機関回転数Ｎに基づいて図８
に示す関係からΔＬ（Ｎ）が算出される。次いでステッ
プ１０５ではＸ（Ｎ）からΔＬ（Ｎ）を減算することに
よって第２の境界Ｙ（Ｎ）の値（＝Ｘ（Ｎ）−ΔＬ
（Ｎ））が算出される。
基づいて図１２（Ｃ）に示す関係からＫ（Ｎ）が算出さ
れる。次いでステップ１０３では予め記憶されている第
１の境界Ｘｏ（Ｎ）の値を用いて次式に基づき第１の境
界Ｘ（Ｎ）の値が算出される。 Ｘ（Ｎ）＝Ｘｏ（Ｎ）＋Ｋ（Ｔ）・Ｋ（Ｎ） 次いでステップ１０４では機関回転数Ｎに基づいて図８
に示す関係からΔＬ（Ｎ）が算出される。次いでステッ
プ１０５ではＸ（Ｎ）からΔＬ（Ｎ）を減算することに
よって第２の境界Ｙ（Ｎ）の値（＝Ｘ（Ｎ）−ΔＬ
（Ｎ））が算出される。
【００７９】次に図２０を参照しつつ機関の運転が開始
されてから暫らく時間が経過するまでの機関回転数Ｎと
排気ガス温Ｔの変化について説明する。図２０に示され
るように機関の運転が開始されるとまず初めに第２の燃
焼が行われ、排気ガス温Ｔが徐々に増大する。次いで触
媒１９が活性化すると触媒１９において発生する酸化反
応熱により実線で示される触媒１９下流の排気ガス温Ｔ
Ｅの方が鎖線で示される触媒１９上流の排気ガス温ＴＥ
Ｉよりも高くなり始める。次いで触媒１９下流の排気ガ
ス温ＴＥがＴＥ0 に達する。本発明による第１実施例で
は触媒１９下流の排気ガス温ＴＥと触媒１９上流の排気
ガス温ＴＥＩとの温度差（＝ＴＥ−ＴＥＩ）が予め定め
られた一定温度差ΔＴ1 例えば１０℃以上となったとき
に触媒１９が活性化したと判断され、本発明による第２
実施例では触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが予め定めら
れた温度ＴＥ0 、例えば３００℃に達したときに触媒１
９が活性化したと判断される。
されてから暫らく時間が経過するまでの機関回転数Ｎと
排気ガス温Ｔの変化について説明する。図２０に示され
るように機関の運転が開始されるとまず初めに第２の燃
焼が行われ、排気ガス温Ｔが徐々に増大する。次いで触
媒１９が活性化すると触媒１９において発生する酸化反
応熱により実線で示される触媒１９下流の排気ガス温Ｔ
Ｅの方が鎖線で示される触媒１９上流の排気ガス温ＴＥ
Ｉよりも高くなり始める。次いで触媒１９下流の排気ガ
ス温ＴＥがＴＥ0 に達する。本発明による第１実施例で
は触媒１９下流の排気ガス温ＴＥと触媒１９上流の排気
ガス温ＴＥＩとの温度差（＝ＴＥ−ＴＥＩ）が予め定め
られた一定温度差ΔＴ1 例えば１０℃以上となったとき
に触媒１９が活性化したと判断され、本発明による第２
実施例では触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが予め定めら
れた温度ＴＥ0 、例えば３００℃に達したときに触媒１
９が活性化したと判断される。
【００８０】第１実施例および第２実施例では機関の運
転が開始されてから触媒１９が活性化するまでの間、第
２の燃焼が行われ、触媒１９が活性化すると第１の燃焼
又は第２の燃焼が行われる。本発明による実施例では機
関の運転が開始されたときに触媒１９ができる限り早く
活性化するように機関アイドリング回転数が上昇せしめ
られ、噴射開始時期が遅くされ、排気弁９の開弁時期が
早められる。
転が開始されてから触媒１９が活性化するまでの間、第
２の燃焼が行われ、触媒１９が活性化すると第１の燃焼
又は第２の燃焼が行われる。本発明による実施例では機
関の運転が開始されたときに触媒１９ができる限り早く
活性化するように機関アイドリング回転数が上昇せしめ
られ、噴射開始時期が遅くされ、排気弁９の開弁時期が
早められる。
【００８１】即ち、機関の運転が開始されたときにはス
ロットル弁１６が全開せしめられ、ＥＧＲ制御弁２３の
開度が予め定められた最適な開度に制御され、燃料噴射
量Ｑが触媒１９活性後において第２の燃焼が行われてい
るときの燃料噴射量に比べ、予め定められた量ΔＱだけ
増量される。それによって機関の運転が開始されると図
２０に示されるように機関アイドリング回転数Ｎは触媒
１９が活性化した後の機関アイドリング回転数、例えば
６００r.p.m よりもかなり高い回転数、例えば１４００
r.p.m に維持される。機関アイドリング回転数Ｎが高め
られると排気ガス温が上昇し、斯くして触媒１９の活性
化が早められる。
ロットル弁１６が全開せしめられ、ＥＧＲ制御弁２３の
開度が予め定められた最適な開度に制御され、燃料噴射
量Ｑが触媒１９活性後において第２の燃焼が行われてい
るときの燃料噴射量に比べ、予め定められた量ΔＱだけ
増量される。それによって機関の運転が開始されると図
２０に示されるように機関アイドリング回転数Ｎは触媒
１９が活性化した後の機関アイドリング回転数、例えば
６００r.p.m よりもかなり高い回転数、例えば１４００
r.p.m に維持される。機関アイドリング回転数Ｎが高め
られると排気ガス温が上昇し、斯くして触媒１９の活性
化が早められる。
【００８２】また、噴射開始時期θＳは触媒１９活性後
において第２の燃焼が行われているときの噴射開始時期
に比べ、予め定められた期間ΔθＳだけ遅くされる。噴
射開始時期θＳが遅くされると燃焼が長びくために排気
ガス温が上昇し、斯くして触媒１９の活性化が早められ
る。また、排気弁９の開弁時期は触媒１９活性後におけ
る排気弁９の開弁時期に比べて早められる。この排気弁
９の開弁時期の制御はアクチュエータ４８によって行わ
れる。図２１（Ａ）はこのアクチュエータ４８の拡大図
を示している。図２１（Ａ）を参照すると、５０は排気
弁９の頂部に取付けられた円板状鉄片、５１，５２は鉄
片５０の両側に配置されたソレノイド、５３，５４は鉄
片５０の両側に配置された圧縮ばねを夫々示す。ソレノ
イド５２が付勢されると鉄片５０が上昇し、排気弁９が
閉弁する。これに対してソレノイド５１が付勢されると
鉄片５０が下降し、排気弁９が開弁する。従って各ソレ
ノイド５１，５２の付勢タイミングを制御することによ
って排気弁９を任意の時期に開弁し、閉弁することがで
きる。なお、アクチュエータ４７もアクチュエータ４８
と同じ構造を有しており、従って吸気弁７についてもア
クチュエータ４７により任意の時期に開弁し、閉弁する
ことができる。
において第２の燃焼が行われているときの噴射開始時期
に比べ、予め定められた期間ΔθＳだけ遅くされる。噴
射開始時期θＳが遅くされると燃焼が長びくために排気
ガス温が上昇し、斯くして触媒１９の活性化が早められ
る。また、排気弁９の開弁時期は触媒１９活性後におけ
る排気弁９の開弁時期に比べて早められる。この排気弁
９の開弁時期の制御はアクチュエータ４８によって行わ
れる。図２１（Ａ）はこのアクチュエータ４８の拡大図
を示している。図２１（Ａ）を参照すると、５０は排気
弁９の頂部に取付けられた円板状鉄片、５１，５２は鉄
片５０の両側に配置されたソレノイド、５３，５４は鉄
片５０の両側に配置された圧縮ばねを夫々示す。ソレノ
イド５２が付勢されると鉄片５０が上昇し、排気弁９が
閉弁する。これに対してソレノイド５１が付勢されると
鉄片５０が下降し、排気弁９が開弁する。従って各ソレ
ノイド５１，５２の付勢タイミングを制御することによ
って排気弁９を任意の時期に開弁し、閉弁することがで
きる。なお、アクチュエータ４７もアクチュエータ４８
と同じ構造を有しており、従って吸気弁７についてもア
クチュエータ４７により任意の時期に開弁し、閉弁する
ことができる。
【００８３】図２１（Ｂ）においてＥＯおよびＭは触媒
１９活性後における排気弁９の開弁時期および開弁期間
を夫々表わしており、ＥＯ＋αは触媒１９が活性化する
前の排気弁９の開弁時期を表わしている。従って機関の
運転が開始されたときの排気弁９の開弁時期は触媒１９
活性化後における排気弁９の開弁時期に比べて期間αだ
け早められることがわかる。排気弁９の開弁時期が早め
られると排気ガス温が上昇し、斯くして触媒１９の活性
化が早められる。なお、第１実施例および第２実施例に
おいては触媒１９の温度を十分に高めるために第２の燃
焼から第１の燃焼に切換えられた後、一定期間経過する
までひき続き排気弁９の開弁期間が早められる。
１９活性後における排気弁９の開弁時期および開弁期間
を夫々表わしており、ＥＯ＋αは触媒１９が活性化する
前の排気弁９の開弁時期を表わしている。従って機関の
運転が開始されたときの排気弁９の開弁時期は触媒１９
活性化後における排気弁９の開弁時期に比べて期間αだ
け早められることがわかる。排気弁９の開弁時期が早め
られると排気ガス温が上昇し、斯くして触媒１９の活性
化が早められる。なお、第１実施例および第２実施例に
おいては触媒１９の温度を十分に高めるために第２の燃
焼から第１の燃焼に切換えられた後、一定期間経過する
までひき続き排気弁９の開弁期間が早められる。
【００８４】次に図２２および図２３を参照しつつ機関
の運転を制御するための第１実施例について説明する。
図２２および図２３を参照すると、まず初めにステップ
２００において触媒１９が活性化したことを示す活性判
断フラグがセットされているか否かが判別される。活性
判断フラグがセットされていないとき、即ち触媒１９が
まだ活性化していないときにはステップ２０１に進んで
温度センサ４６により検出された触媒１９下流の排気ガ
ス温ＴＥと、温度センサ４５により検出された触媒１９
上流の排気ガス温ＴＥＩとの温度差（ＴＥ−ＴＥＩ）が
予め定められた温度差ΔＴ、例えば１０℃よりも大きく
なったか否かが判別される。ＴＥ−ＴＥＩ≦ΔＴのとき
にはステップ２０２に進む。
の運転を制御するための第１実施例について説明する。
図２２および図２３を参照すると、まず初めにステップ
２００において触媒１９が活性化したことを示す活性判
断フラグがセットされているか否かが判別される。活性
判断フラグがセットされていないとき、即ち触媒１９が
まだ活性化していないときにはステップ２０１に進んで
温度センサ４６により検出された触媒１９下流の排気ガ
ス温ＴＥと、温度センサ４５により検出された触媒１９
上流の排気ガス温ＴＥＩとの温度差（ＴＥ−ＴＥＩ）が
予め定められた温度差ΔＴ、例えば１０℃よりも大きく
なったか否かが判別される。ＴＥ−ＴＥＩ≦ΔＴのとき
にはステップ２０２に進む。
【００８５】ステップ２０２ではスロットル弁１６の目
標開度ＳＴが全開とされ、次いでステップ２０３ではＥ
ＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度Ｓ
ＥＳとされる。次いでステップ２０４では触媒１９活性
後において第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに
予め定められた量ΔＱを加算することによって最終的な
燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステ
ップ２０５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行
われるときの噴射開始時期θＳから予め定められた期間
ΔθＳを減算することによって最終的な噴射開始時期θ
Ｓ（＝θＳ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ２
０６では排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。この
とき第２の燃焼が行われる。
標開度ＳＴが全開とされ、次いでステップ２０３ではＥ
ＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度Ｓ
ＥＳとされる。次いでステップ２０４では触媒１９活性
後において第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに
予め定められた量ΔＱを加算することによって最終的な
燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステ
ップ２０５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行
われるときの噴射開始時期θＳから予め定められた期間
ΔθＳを減算することによって最終的な噴射開始時期θ
Ｓ（＝θＳ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ２
０６では排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。この
とき第２の燃焼が行われる。
【００８６】次いでステップ２０１においてＴＥ−ＴＥ
Ｉ＞ΔＴであると判別されると、即ち触媒１９が活性化
したと判断されるとステップ２０７に進んで活性化判断
フラグがセットされる。次いでステップ２０８において
ＴＥ−ＴＥＩ＞ΔＴとなってから一定時間経過したか否
かが判別される。ＴＥ−ＴＥＩ＞ΔＴとなってから一定
時間経過していないときには図２３に示される活性後の
運転制御ルーチンに移り、第１の燃焼又は第２の燃焼が
行われる。次の処理サイクルではステップ２００におい
て活性判断フラグがセットされていると判断されるので
ステップ２０８にジャンプする。次いでステップ２０８
においてＴＥ−ＴＥＩ＞ΔＴとなってから一定時間経過
したと判断されたときにはステップ２０９に進んで排気
弁９の開弁期間がＥＯとされる。従ってＴＥ−ＴＥＩ＞
ΔＴとなってから一定時間を経過するまで排気弁９の開
弁時期が早め続けられることがわかる。
Ｉ＞ΔＴであると判別されると、即ち触媒１９が活性化
したと判断されるとステップ２０７に進んで活性化判断
フラグがセットされる。次いでステップ２０８において
ＴＥ−ＴＥＩ＞ΔＴとなってから一定時間経過したか否
かが判別される。ＴＥ−ＴＥＩ＞ΔＴとなってから一定
時間経過していないときには図２３に示される活性後の
運転制御ルーチンに移り、第１の燃焼又は第２の燃焼が
行われる。次の処理サイクルではステップ２００におい
て活性判断フラグがセットされていると判断されるので
ステップ２０８にジャンプする。次いでステップ２０８
においてＴＥ−ＴＥＩ＞ΔＴとなってから一定時間経過
したと判断されたときにはステップ２０９に進んで排気
弁９の開弁期間がＥＯとされる。従ってＴＥ−ＴＥＩ＞
ΔＴとなってから一定時間を経過するまで排気弁９の開
弁時期が早め続けられることがわかる。
【００８７】図２３に示される活性後の運転制御ルーチ
ンを参照すると、機関の運転領域が第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
２１０に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）よりも
大きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ（Ｎ）のとき
にはステップ２１１に進んで第１の燃焼、即ち低温燃焼
が行われる。
ンを参照すると、機関の運転領域が第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
２１０に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）よりも
大きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ（Ｎ）のとき
にはステップ２１１に進んで第１の燃焼、即ち低温燃焼
が行われる。
【００８８】即ち、ステップ２１１では図１４（Ａ）か
ら（Ｄ）に示されるマップのうちでＫ（Ｔ）に応じた二
つのマップを用いて比例配分により目標空燃比ＡＦが算
出される。次いでステップ２１２では図１５（Ａ）から
（Ｄ）に示されるマップのうちで目標空燃比ＡＦに応じ
た二つのマップを用いて比例配分によりスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１６の開度
がこの目標開度ＳＴに制御される。次いでステップ２１
３では図１６（Ａ）から（Ｄ）に示されるマップのうち
で目標空燃比ＡＦに応じた二つのマップ用いて比例配分
によりＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥが算出され
る。次いでステップ２１４では噴射量Ｑが算出され、次
いでステップ２１５では噴射開始時期θＳが算出され
る。次いでステップ２１６に進む。
ら（Ｄ）に示されるマップのうちでＫ（Ｔ）に応じた二
つのマップを用いて比例配分により目標空燃比ＡＦが算
出される。次いでステップ２１２では図１５（Ａ）から
（Ｄ）に示されるマップのうちで目標空燃比ＡＦに応じ
た二つのマップを用いて比例配分によりスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１６の開度
がこの目標開度ＳＴに制御される。次いでステップ２１
３では図１６（Ａ）から（Ｄ）に示されるマップのうち
で目標空燃比ＡＦに応じた二つのマップ用いて比例配分
によりＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥが算出され
る。次いでステップ２１４では噴射量Ｑが算出され、次
いでステップ２１５では噴射開始時期θＳが算出され
る。次いでステップ２１６に進む。
【００８９】ステップ２１６では空燃比センサ２１によ
り検出された実際の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比ＡＦより
も大きいか否かが判別される。Ａ／Ｆ＞ＡＦのときには
ステップ２１７に進んでＥＧＲ制御弁２３の開度に対す
る補正値ΔＳＥに一定値βが加算され、次いでステップ
２１９に進む。これに対してＡ／Ｆ≦ＡＦのときにはス
テップ２１８に進んで補正値ΔＳＥから一定値βが減算
され、次いでステップ２１９に進む。ステップ２１９で
はＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥに補正値ΔＳＥ
を加算することによりＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
Ｏが算出され、ＥＧＲ制御弁２３の開度がこの目標開度
ＳＥＯに制御される。即ち、この実施例ではＥＧＲ制御
弁２３の開度を制御することによって実際の空燃比が目
標空燃比ＡＦに制御される。無論この場合、スロットル
弁１６の開度を制御することによって実際の空燃比を目
標空燃比ＡＦに制御することもできる。
り検出された実際の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比ＡＦより
も大きいか否かが判別される。Ａ／Ｆ＞ＡＦのときには
ステップ２１７に進んでＥＧＲ制御弁２３の開度に対す
る補正値ΔＳＥに一定値βが加算され、次いでステップ
２１９に進む。これに対してＡ／Ｆ≦ＡＦのときにはス
テップ２１８に進んで補正値ΔＳＥから一定値βが減算
され、次いでステップ２１９に進む。ステップ２１９で
はＥＧＲ制御弁２３の目標基本開度ＳＥに補正値ΔＳＥ
を加算することによりＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
Ｏが算出され、ＥＧＲ制御弁２３の開度がこの目標開度
ＳＥＯに制御される。即ち、この実施例ではＥＧＲ制御
弁２３の開度を制御することによって実際の空燃比が目
標空燃比ＡＦに制御される。無論この場合、スロットル
弁１６の開度を制御することによって実際の空燃比を目
標空燃比ＡＦに制御することもできる。
【００９０】一方、ステップ２１０においてＬ＞Ｘ
（Ｎ）になったと判断されるとステップ２２０に進んで
フラグＩがリセットされ、次いでステップ２２３に進ん
で第２の燃焼、即ち従来より行われている通常の燃焼が
行われる。即ち、ステップ２２３では図１８（Ａ）に示
すマップからスロットル弁１６の目標開度ＳＴが算出さ
れ、次いでステップ２２４では図１８（Ｂ）に示すマッ
プからＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出される。
次いでステップ２２５では燃料噴射量Ｑが算出され、次
いでステップ２２６では噴射開始時期θＳが算出され
る。
（Ｎ）になったと判断されるとステップ２２０に進んで
フラグＩがリセットされ、次いでステップ２２３に進ん
で第２の燃焼、即ち従来より行われている通常の燃焼が
行われる。即ち、ステップ２２３では図１８（Ａ）に示
すマップからスロットル弁１６の目標開度ＳＴが算出さ
れ、次いでステップ２２４では図１８（Ｂ）に示すマッ
プからＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出される。
次いでステップ２２５では燃料噴射量Ｑが算出され、次
いでステップ２２６では噴射開始時期θＳが算出され
る。
【００９１】一方、ステップ２０９においてフラグＩが
リセットされていると判断されたとき、即ち機関の運転
領域が第２の運転領域IIであるときにはステップ２２１
に進んで要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも小さく
なったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはス
テップ２２３に進む。これに対してＬ＜Ｙ（Ｎ）になる
とステップ２２２に進んでフラグＩがセットされる。次
いでステップ２１１に進み、第１の燃焼、即ち低温燃焼
が行われる。従ってＴＥ−ＴＥＩ＞ΔＴとなったときに
機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであれば低温燃焼が
行われ、第２の運転領域IIであれば第２の燃焼が行われ
る。
リセットされていると判断されたとき、即ち機関の運転
領域が第２の運転領域IIであるときにはステップ２２１
に進んで要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも小さく
なったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはス
テップ２２３に進む。これに対してＬ＜Ｙ（Ｎ）になる
とステップ２２２に進んでフラグＩがセットされる。次
いでステップ２１１に進み、第１の燃焼、即ち低温燃焼
が行われる。従ってＴＥ−ＴＥＩ＞ΔＴとなったときに
機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであれば低温燃焼が
行われ、第２の運転領域IIであれば第２の燃焼が行われ
る。
【００９２】次に図２４を参照しつつ機関の運転を制御
するための第２実施例について説明する。図２４を参照
すると、まず初めにステップ３００において触媒１９が
活性化したことを示す活性判断フラグがセットされてい
るか否かが判別される。活性判断フラグがセットされて
いないとき、即ち触媒１９がまだ活性化していないとき
にはステップ３０１に進んで温度センサ４６により検出
された触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが予め定められた
温度ＴＥ0 例えば３００℃よりも高くなったか否かが判
別される。ＴＥ≦ＴＥ0 のときにはステップ３０２に進
む。ステップ３０２ではスロットル弁１６の目標開度Ｓ
Ｔが全開とされ、次いでステップ３０３ではＥＧＲ制御
弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度ＳＥＳとさ
れる。次いでステップ３０４では触媒１９活性後におい
て第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに予め定め
られた量ΔＱを加算することによって最終的な燃料噴射
量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステップ３０
５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行われると
きの噴射開始時期θＳから予め定められた期間ΔθＳを
減算することによって最終的な噴射開始時期θＳ（＝θ
Ｓ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ３０６では
排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。このとき第２
の燃焼が行われる。
するための第２実施例について説明する。図２４を参照
すると、まず初めにステップ３００において触媒１９が
活性化したことを示す活性判断フラグがセットされてい
るか否かが判別される。活性判断フラグがセットされて
いないとき、即ち触媒１９がまだ活性化していないとき
にはステップ３０１に進んで温度センサ４６により検出
された触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが予め定められた
温度ＴＥ0 例えば３００℃よりも高くなったか否かが判
別される。ＴＥ≦ＴＥ0 のときにはステップ３０２に進
む。ステップ３０２ではスロットル弁１６の目標開度Ｓ
Ｔが全開とされ、次いでステップ３０３ではＥＧＲ制御
弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度ＳＥＳとさ
れる。次いでステップ３０４では触媒１９活性後におい
て第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに予め定め
られた量ΔＱを加算することによって最終的な燃料噴射
量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステップ３０
５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行われると
きの噴射開始時期θＳから予め定められた期間ΔθＳを
減算することによって最終的な噴射開始時期θＳ（＝θ
Ｓ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ３０６では
排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。このとき第２
の燃焼が行われる。
【００９３】次いでステップ３０１においてＴＥ＞ＴＥ
0 であると判別されると、即ち触媒１９が活性化したと
判断されるとステップ３０７に進んで活性化判断フラグ
がセットされる。次いでステップ３０８においてＴＥ＞
ＴＥ0 となってから一定時間経過したか否かが判別され
る。ＴＥ＞ＴＥ0 となってから一定時間経過していない
ときには図２３に示される活性後の運転制御ルーチンに
移り、第１の燃焼又は第２の燃焼が行われる。次の処理
サイクルではステップ３００において活性判断フラグが
セットされていると判断されるのでステップ３０８にジ
ャンプする。次いでステップ３０８においてＴＥ＞ＴＥ
0 となってから一定時間経過したと判断されたときには
ステップ３０９に進んで排気弁９の開弁期間がＥＯとさ
れる。従ってＴＥ＞ＴＥ0 となってから一定時間を経過
するまで排気弁９の開弁時期が早め続けられることがわ
かる。
0 であると判別されると、即ち触媒１９が活性化したと
判断されるとステップ３０７に進んで活性化判断フラグ
がセットされる。次いでステップ３０８においてＴＥ＞
ＴＥ0 となってから一定時間経過したか否かが判別され
る。ＴＥ＞ＴＥ0 となってから一定時間経過していない
ときには図２３に示される活性後の運転制御ルーチンに
移り、第１の燃焼又は第２の燃焼が行われる。次の処理
サイクルではステップ３００において活性判断フラグが
セットされていると判断されるのでステップ３０８にジ
ャンプする。次いでステップ３０８においてＴＥ＞ＴＥ
0 となってから一定時間経過したと判断されたときには
ステップ３０９に進んで排気弁９の開弁期間がＥＯとさ
れる。従ってＴＥ＞ＴＥ0 となってから一定時間を経過
するまで排気弁９の開弁時期が早め続けられることがわ
かる。
【００９４】図２５は、第２の燃焼が行われているとき
に排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させ
れば触媒が活性化するか否かを判断し、排気ガス中の未
燃ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させれば触媒が活性化
すると判断されたときには図２５のＦ領域において排気
ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させるよう
にした場合を示している。なお、これから説明する第
３、第４、第５および第６実施例では図２５に示される
ように触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが予め定められた
温度ＴＥd （＜ＴＥ0 ）になったときに排気ガス中の未
燃ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させれば触媒が活性化
すると判断される。
に排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させ
れば触媒が活性化するか否かを判断し、排気ガス中の未
燃ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させれば触媒が活性化
すると判断されたときには図２５のＦ領域において排気
ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させるよう
にした場合を示している。なお、これから説明する第
３、第４、第５および第６実施例では図２５に示される
ように触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが予め定められた
温度ＴＥd （＜ＴＥ0 ）になったときに排気ガス中の未
燃ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させれば触媒が活性化
すると判断される。
【００９５】第３実施例においては図２５のＦ領域にお
いて低温燃焼しうる場合には一定時間だけ低温燃焼が行
われる。即ち、第２の燃焼が行われているときには排気
ガス中に過剰の酸素が含まれており、従って触媒１９に
は多量の酸素が吸着されている。このような状態で低温
燃焼が一時的に行われると燃焼室５からは多量の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯが排出されるためにこれら多量の未燃ＨＣ，Ｃ
Ｏが触媒１９に吸着されている酸素によって一気に酸化
せしめられる。その結果、このときの酸化反応熱によっ
て触媒１９の温度が急速に上昇せしめられ、斯くして触
媒１９が短時間で活性化されることになる。
いて低温燃焼しうる場合には一定時間だけ低温燃焼が行
われる。即ち、第２の燃焼が行われているときには排気
ガス中に過剰の酸素が含まれており、従って触媒１９に
は多量の酸素が吸着されている。このような状態で低温
燃焼が一時的に行われると燃焼室５からは多量の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯが排出されるためにこれら多量の未燃ＨＣ，Ｃ
Ｏが触媒１９に吸着されている酸素によって一気に酸化
せしめられる。その結果、このときの酸化反応熱によっ
て触媒１９の温度が急速に上昇せしめられ、斯くして触
媒１９が短時間で活性化されることになる。
【００９６】次に図２６を参照しつつ機関の運転を制御
するための第３実施例について説明する。図２６を参照
すると、まず初めにステップ４００において触媒１９が
活性化したことを示す活性判断フラグがセットされてい
るか否かが判別される。活性判断フラグがセットされて
いないとき、即ち触媒１９がまだ活性化していないとき
にはステップ４０１に進んで温度センサ４６により検出
された触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが予め定められた
温度ＴＥd 例えば２５０℃よりも大きくなったか否かが
判別される。ＴＥ＜ＴＥd のときにはステップ４０２に
進む。
するための第３実施例について説明する。図２６を参照
すると、まず初めにステップ４００において触媒１９が
活性化したことを示す活性判断フラグがセットされてい
るか否かが判別される。活性判断フラグがセットされて
いないとき、即ち触媒１９がまだ活性化していないとき
にはステップ４０１に進んで温度センサ４６により検出
された触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが予め定められた
温度ＴＥd 例えば２５０℃よりも大きくなったか否かが
判別される。ＴＥ＜ＴＥd のときにはステップ４０２に
進む。
【００９７】ステップ４０２ではスロットル弁１６の目
標開度ＳＴが全開とされ、次いでステップ４０３ではＥ
ＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度Ｓ
ＥＳとされる。次いでステップ４０４では触媒１９活性
後において第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに
予め定められた量ΔＱを加算することによって最終的な
燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステ
ップ４０５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行
われるときの噴射開始時期θＳから予め定められた期間
ΔθＳを減算することによって最終的な噴射開始時期θ
Ｓ（＝θＳ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ４
０６では排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。この
とき第２の燃焼が行われる。
標開度ＳＴが全開とされ、次いでステップ４０３ではＥ
ＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度Ｓ
ＥＳとされる。次いでステップ４０４では触媒１９活性
後において第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに
予め定められた量ΔＱを加算することによって最終的な
燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステ
ップ４０５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行
われるときの噴射開始時期θＳから予め定められた期間
ΔθＳを減算することによって最終的な噴射開始時期θ
Ｓ（＝θＳ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ４
０６では排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。この
とき第２の燃焼が行われる。
【００９８】次いでステップ４０１においてＴＥ＞ＴＥ
d になったと判別されたときにはステップ４０７に進ん
で要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）よりも低いか否か、
即ち低温燃焼しうるか否かが判別される。Ｌ≧Ｘ（Ｎ）
のときにはステップ４０２に進む。これに対しＬ＜Ｘ
（Ｌ）であればステップ４０８に進んで一定時間経過し
たか否かが判別され、一定時間経過していないときには
ステップ４０９に進んで排気弁９の開弁時期がＥＯとさ
れる。次いでステップ４１０に進んで低温燃焼が行われ
る。
d になったと判別されたときにはステップ４０７に進ん
で要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）よりも低いか否か、
即ち低温燃焼しうるか否かが判別される。Ｌ≧Ｘ（Ｎ）
のときにはステップ４０２に進む。これに対しＬ＜Ｘ
（Ｌ）であればステップ４０８に進んで一定時間経過し
たか否かが判別され、一定時間経過していないときには
ステップ４０９に進んで排気弁９の開弁時期がＥＯとさ
れる。次いでステップ４１０に進んで低温燃焼が行われ
る。
【００９９】即ち、ステップ４１０では図１４（Ａ）か
ら（Ｄ）に示されるマップのうちでＫ（Ｔ）に応じた二
つのマップを用いて比例配分により目標空燃比ＡＦが算
出される。次いでステップ４１１では図１５（Ａ）から
（Ｄ）に示されるマップのうちで目標空燃比ＡＦに応じ
た二つのマップを用いて比例配分によりスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１６の開度
がこの目標開度ＳＴに制御される。次いでステップ４１
２では図１６（Ａ）から（Ｄ）に示されるマップのうち
で目標空燃比ＡＦに応じた二つのマップ用いて比例配分
によりＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出され、Ｅ
ＧＲ制御弁２３の開度がこの目標開度ＳＥに制御され
る。次いでステップ４１３では燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋Δ
Ｑ）が算出され、次いでステップ４１４では噴射開始時
期θＳが算出される。
ら（Ｄ）に示されるマップのうちでＫ（Ｔ）に応じた二
つのマップを用いて比例配分により目標空燃比ＡＦが算
出される。次いでステップ４１１では図１５（Ａ）から
（Ｄ）に示されるマップのうちで目標空燃比ＡＦに応じ
た二つのマップを用いて比例配分によりスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１６の開度
がこの目標開度ＳＴに制御される。次いでステップ４１
２では図１６（Ａ）から（Ｄ）に示されるマップのうち
で目標空燃比ＡＦに応じた二つのマップ用いて比例配分
によりＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出され、Ｅ
ＧＲ制御弁２３の開度がこの目標開度ＳＥに制御され
る。次いでステップ４１３では燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋Δ
Ｑ）が算出され、次いでステップ４１４では噴射開始時
期θＳが算出される。
【０１００】一方、ステップ４０８において一定時間経
過したと判断されたときにはステップ４１５に進んで活
性化判断フラグがセットされる。次いで図２３に示され
る活性後の運転制御ルーチンが実行され、第１の燃焼又
は第２の燃焼が行われる。活性化判断フラグがセットさ
れるとその後はステップ４００から図２３に示される活
性後の運転制御ルーチンに進む。
過したと判断されたときにはステップ４１５に進んで活
性化判断フラグがセットされる。次いで図２３に示され
る活性後の運転制御ルーチンが実行され、第１の燃焼又
は第２の燃焼が行われる。活性化判断フラグがセットさ
れるとその後はステップ４００から図２３に示される活
性後の運転制御ルーチンに進む。
【０１０１】図２７に第４実施例を示す。この実施例で
は図２５のＦ領域においてビゴム噴射が行われる。即
ち、図２７に示されるように吸気上死点付近において少
量の燃料Ｑ1 が噴射され、次いで圧縮上死点付近におい
て主噴射Ｑ2 が行われる。ビゴム噴射では煤の発生を抑
制しつつ空燃比をリッチにすることができる。従ってこ
の第４実施例では図２５のＦ領域において空燃比がリッ
チとなるようにビゴム噴射を行い、それによって多量の
未燃ＨＣ，ＣＯを燃焼室５内から排出させるようにして
いる。
は図２５のＦ領域においてビゴム噴射が行われる。即
ち、図２７に示されるように吸気上死点付近において少
量の燃料Ｑ1 が噴射され、次いで圧縮上死点付近におい
て主噴射Ｑ2 が行われる。ビゴム噴射では煤の発生を抑
制しつつ空燃比をリッチにすることができる。従ってこ
の第４実施例では図２５のＦ領域において空燃比がリッ
チとなるようにビゴム噴射を行い、それによって多量の
未燃ＨＣ，ＣＯを燃焼室５内から排出させるようにして
いる。
【０１０２】次に図２８を参照しつつ機関の運転を制御
するための第４実施例について説明する。図２８を参照
すると、まず初めにステップ５００において触媒１９が
活性化したことを示す活性判断フラグがセットされてい
るか否かが判別される。活性判断フラグがセットされて
いないとき、即ち触媒１９がまだ活性化していないとき
にはステップ５０１に進んで温度センサ４６により検出
された触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが予め定められた
温度ＴＥd よりも大きくなったか否かが判別される。Ｔ
Ｅ≦ＴＥd のときにはステップ５０２に進む。
するための第４実施例について説明する。図２８を参照
すると、まず初めにステップ５００において触媒１９が
活性化したことを示す活性判断フラグがセットされてい
るか否かが判別される。活性判断フラグがセットされて
いないとき、即ち触媒１９がまだ活性化していないとき
にはステップ５０１に進んで温度センサ４６により検出
された触媒１９下流の排気ガス温ＴＥが予め定められた
温度ＴＥd よりも大きくなったか否かが判別される。Ｔ
Ｅ≦ＴＥd のときにはステップ５０２に進む。
【０１０３】ステップ５０２ではスロットル弁１６の目
標開度ＳＴが全開とされ、次いでステップ５０３ではＥ
ＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度Ｓ
ＥＳとされる。次いでステップ５０４では触媒１９活性
後において第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに
予め定められた量ΔＱを加算することによって最終的な
燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステ
ップ５０５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行
われるときの噴射開始時期θＳから予め定められた期間
ΔθＳを減算することによって最終的な噴射開始時期θ
Ｓ（＝θＳ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ５
０６では排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。この
とき第２の燃焼が行われる。
標開度ＳＴが全開とされ、次いでステップ５０３ではＥ
ＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度Ｓ
ＥＳとされる。次いでステップ５０４では触媒１９活性
後において第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに
予め定められた量ΔＱを加算することによって最終的な
燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステ
ップ５０５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行
われるときの噴射開始時期θＳから予め定められた期間
ΔθＳを減算することによって最終的な噴射開始時期θ
Ｓ（＝θＳ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ５
０６では排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。この
とき第２の燃焼が行われる。
【０１０４】次いでステップ５０１においてＴＥ＞ＴＥ
d であると判別されるとステップ５０７に進んで一定時
間が経過したか否かが判別される。一定時間が経過して
いないときにはステップ５０８に進んで排気弁９の開弁
時期がＥＯとされる。次いでステップ５０９に進み、空
燃比がリッチになるようにしてビゴム噴射が行われる。
d であると判別されるとステップ５０７に進んで一定時
間が経過したか否かが判別される。一定時間が経過して
いないときにはステップ５０８に進んで排気弁９の開弁
時期がＥＯとされる。次いでステップ５０９に進み、空
燃比がリッチになるようにしてビゴム噴射が行われる。
【０１０５】即ち、ステップ５０９ではスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが算出され、ステップ５１０ではＥＧ
Ｒ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出される。次いでステ
ップ５１１では噴射量Ｑ1 およびＱ2 が算出され、次い
でステップ５１２では噴射開始時期θＳ１およびθＳ２
（図２７）が算出される。一方、ステップ５０７におい
て一定時間が経過したと判断されるとステップ５１３に
進んで活性化判断フラグがセットされる。次いで図２３
に示される活性後の運転制御ルーチンが実行され、第１
の燃焼又は第２の燃焼が行われる。活性化判断フラグが
セットされるとその後はステップ５００から図２３に示
される活性後の運転制御ルーチンに進む。
６の目標開度ＳＴが算出され、ステップ５１０ではＥＧ
Ｒ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出される。次いでステ
ップ５１１では噴射量Ｑ1 およびＱ2 が算出され、次い
でステップ５１２では噴射開始時期θＳ１およびθＳ２
（図２７）が算出される。一方、ステップ５０７におい
て一定時間が経過したと判断されるとステップ５１３に
進んで活性化判断フラグがセットされる。次いで図２３
に示される活性後の運転制御ルーチンが実行され、第１
の燃焼又は第２の燃焼が行われる。活性化判断フラグが
セットされるとその後はステップ５００から図２３に示
される活性後の運転制御ルーチンに進む。
【０１０６】図２９に第５実施例を示す。この実施例で
は図２５のＦ領域においてビゴム噴射が行われ、吸気弁
７および排気弁９が共に開弁するバルブオーバーラップ
期間が長くされ、少くとも一部の燃料がバルブオーバー
ラップ期間中に噴射され、それによって多量の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯを燃焼室５内から排出させるようにしている。
このことについて図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）を参
照しつつもう少し詳しく説明する。
は図２５のＦ領域においてビゴム噴射が行われ、吸気弁
７および排気弁９が共に開弁するバルブオーバーラップ
期間が長くされ、少くとも一部の燃料がバルブオーバー
ラップ期間中に噴射され、それによって多量の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯを燃焼室５内から排出させるようにしている。
このことについて図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）を参
照しつつもう少し詳しく説明する。
【０１０７】図２９（Ａ）は吸気弁７と排気弁９のリフ
ト曲線を示している。なお、図２９（Ａ）において実線
は吸気弁７と排気弁９が共に開弁するバルブオーバーラ
ップ期間が比較的短かい場合を示しており、図２９
（Ａ）において破線はバルブオーバーラップ期間が長く
された場合を示している。バルブオーバーラップ期間は
アクチュエータ４７，４８によって容易に制御すること
ができる。
ト曲線を示している。なお、図２９（Ａ）において実線
は吸気弁７と排気弁９が共に開弁するバルブオーバーラ
ップ期間が比較的短かい場合を示しており、図２９
（Ａ）において破線はバルブオーバーラップ期間が長く
された場合を示している。バルブオーバーラップ期間は
アクチュエータ４７，４８によって容易に制御すること
ができる。
【０１０８】ところで図１に示されるような内燃機関に
おいては排気弁９が開弁すると排気ポート１０内は一時
的に正圧となり、次いでこの正圧波は下流側に向け伝播
して例えばマニホルド集合部で負圧波の形で反射し、こ
の負圧波は今度は上流側に向け伝播し、その結果排気弁
９が閉弁する直前に排気ポート１０内には負圧が発生す
る。その結果、バルブオーバーラップ時に吸気ポート１
０から燃焼室５内に供給された空気の一部はこの負圧に
よって排気ポート１０内に吹き抜け、このときの吹き抜
け量はバルブオーバーラップ期間が長くなるほど増大す
る。従ってバルブオーバーラップ期間を長くすると共に
燃料噴射をバルブオーバーラップ期間中に行うと多量の
未燃ＨＣが吹き抜け空気と共に排気ポート１０内に排出
されることになる。
おいては排気弁９が開弁すると排気ポート１０内は一時
的に正圧となり、次いでこの正圧波は下流側に向け伝播
して例えばマニホルド集合部で負圧波の形で反射し、こ
の負圧波は今度は上流側に向け伝播し、その結果排気弁
９が閉弁する直前に排気ポート１０内には負圧が発生す
る。その結果、バルブオーバーラップ時に吸気ポート１
０から燃焼室５内に供給された空気の一部はこの負圧に
よって排気ポート１０内に吹き抜け、このときの吹き抜
け量はバルブオーバーラップ期間が長くなるほど増大す
る。従ってバルブオーバーラップ期間を長くすると共に
燃料噴射をバルブオーバーラップ期間中に行うと多量の
未燃ＨＣが吹き抜け空気と共に排気ポート１０内に排出
されることになる。
【０１０９】そこでこの第５実施例では図２５のＦ領域
において図２９（Ｂ）に示されるようにバルブオーバー
ラップ期間を長くすると共に、第１回目の燃料噴射Ｑ1
をバルブオーバーラップ期間中に、第２回目の燃料噴射
Ｑ2 を圧縮上死点付近で行うようにしている。次に図３
０を参照しつつ機関の運転を制御するための第５実施例
について説明する。
において図２９（Ｂ）に示されるようにバルブオーバー
ラップ期間を長くすると共に、第１回目の燃料噴射Ｑ1
をバルブオーバーラップ期間中に、第２回目の燃料噴射
Ｑ2 を圧縮上死点付近で行うようにしている。次に図３
０を参照しつつ機関の運転を制御するための第５実施例
について説明する。
【０１１０】図３０を参照すると、まず初めにステップ
６００において触媒１９が活性化したことを示す活性判
断フラグがセットされているか否かが判別される。活性
判断フラグがセットされていないとき、即ち触媒１９が
まだ活性化していないときにはステップ６０１に進んで
温度センサ４６により検出された触媒１９下流の排気ガ
ス温ＴＥが予め定められた温度ＴＥd よりも大きくなっ
たか否かが判別される。ＴＥ≦ＴＥd のときにはステッ
プ６０２に進む。
６００において触媒１９が活性化したことを示す活性判
断フラグがセットされているか否かが判別される。活性
判断フラグがセットされていないとき、即ち触媒１９が
まだ活性化していないときにはステップ６０１に進んで
温度センサ４６により検出された触媒１９下流の排気ガ
ス温ＴＥが予め定められた温度ＴＥd よりも大きくなっ
たか否かが判別される。ＴＥ≦ＴＥd のときにはステッ
プ６０２に進む。
【０１１１】ステップ６０２ではスロットル弁１６の目
標開度ＳＴが全開とされ、次いでステップ６０３ではＥ
ＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度Ｓ
ＥＳとされる。次いでステップ６０４では触媒１９活性
後において第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに
予め定められた量ΔＱを加算することによって最終的な
燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステ
ップ６０５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行
われるときの噴射開始時期θＳから予め定められた期間
ΔθＳを減算することによって最終的な噴射開始時期θ
Ｓ（＝θＳ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ６
０６では排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。この
とき第２の燃焼が行われる。
標開度ＳＴが全開とされ、次いでステップ６０３ではＥ
ＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度Ｓ
ＥＳとされる。次いでステップ６０４では触媒１９活性
後において第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに
予め定められた量ΔＱを加算することによって最終的な
燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステ
ップ６０５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行
われるときの噴射開始時期θＳから予め定められた期間
ΔθＳを減算することによって最終的な噴射開始時期θ
Ｓ（＝θＳ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ６
０６では排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。この
とき第２の燃焼が行われる。
【０１１２】次いでステップ６０１においてＴＥ＞ＴＥ
d であると判別されるとステップ６０７に進んで一定時
間が経過したか否かが判別される。一定時間が経過して
いないときにはステップ６０８に進んで排気弁９の開弁
時期がＥＯとされる。次いでステップ６０９ではスロッ
トル弁１６の目標開度ＳＴが算出され、次いでステップ
６１０ではＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出され
る。次いでステップ６１１ではアクチュエータ４７，４
８が駆動され、バルブオーバーラップ期間が長くされ
る。次いでステップ６１２において第１回目の燃料噴射
量Ｑ1 および第２回目の燃料噴射量Ｑ2 が算出され、次
いでステップ６１３では噴射開始時期θＳ１およびθＳ
２（図２９（Ｂ））が算出される。
d であると判別されるとステップ６０７に進んで一定時
間が経過したか否かが判別される。一定時間が経過して
いないときにはステップ６０８に進んで排気弁９の開弁
時期がＥＯとされる。次いでステップ６０９ではスロッ
トル弁１６の目標開度ＳＴが算出され、次いでステップ
６１０ではＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出され
る。次いでステップ６１１ではアクチュエータ４７，４
８が駆動され、バルブオーバーラップ期間が長くされ
る。次いでステップ６１２において第１回目の燃料噴射
量Ｑ1 および第２回目の燃料噴射量Ｑ2 が算出され、次
いでステップ６１３では噴射開始時期θＳ１およびθＳ
２（図２９（Ｂ））が算出される。
【０１１３】一方、ステップ６０７において一定時間が
経過したと判断されるとステップ６１４に進んで活性化
判断フラグがセットされる。次いで図２３に示される活
性後の運転制御ルーチンが実行され、第１の燃焼又は第
２の燃焼が行われる。活性化判断フラグがセットされる
とその後はステップ６００から図２３に示される活性後
の運転制御ルーチンに進む。
経過したと判断されるとステップ６１４に進んで活性化
判断フラグがセットされる。次いで図２３に示される活
性後の運転制御ルーチンが実行され、第１の燃焼又は第
２の燃焼が行われる。活性化判断フラグがセットされる
とその後はステップ６００から図２３に示される活性後
の運転制御ルーチンに進む。
【０１１４】図３１に第６実施例を示す。この実施例で
は図２５に示すＦ領域において多量の未燃ＨＣ，ＣＯを
燃焼室５から排出させるために主噴射Ｑ１の完了後、膨
張行程又は排気行程において追加の燃料Ｑ２が噴射され
る。次に図３２を参照しつつ機関の運転を制御するため
の第６実施例について説明する。
は図２５に示すＦ領域において多量の未燃ＨＣ，ＣＯを
燃焼室５から排出させるために主噴射Ｑ１の完了後、膨
張行程又は排気行程において追加の燃料Ｑ２が噴射され
る。次に図３２を参照しつつ機関の運転を制御するため
の第６実施例について説明する。
【０１１５】図３２を参照すると、まず初めにステップ
７００において触媒１９が活性化したことを示す活性判
断フラグがセットされているか否かが判別される。活性
判断フラグがセットされていないとき、即ち触媒１９が
まだ活性化していないときにはステップ７０１に進んで
温度センサ４６により検出された触媒１９下流の排気ガ
ス温ＴＥが予め定められた温度ＴＥd よりも大きくなっ
たか否かが判別される。ＴＥ≦ＴＥd のときにはステッ
プ７０２に進む。
７００において触媒１９が活性化したことを示す活性判
断フラグがセットされているか否かが判別される。活性
判断フラグがセットされていないとき、即ち触媒１９が
まだ活性化していないときにはステップ７０１に進んで
温度センサ４６により検出された触媒１９下流の排気ガ
ス温ＴＥが予め定められた温度ＴＥd よりも大きくなっ
たか否かが判別される。ＴＥ≦ＴＥd のときにはステッ
プ７０２に進む。
【０１１６】ステップ７０２ではスロットル弁１６の目
標開度ＳＴが全開とされ、次いでステップ７０３ではＥ
ＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度Ｓ
ＥＳとされる。次いでステップ７０４では触媒１９活性
後において第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに
予め定められた量ΔＱを加算することによって最終的な
燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステ
ップ７０５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行
われるときの噴射開始時期θＳから予め定められた期間
ΔθＳを減算することによって最終的な噴射開始時期θ
Ｓ（＝θＳ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ７
０６では排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。この
とき第２の燃焼が行われる。
標開度ＳＴが全開とされ、次いでステップ７０３ではＥ
ＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが予め定められた開度Ｓ
ＥＳとされる。次いでステップ７０４では触媒１９活性
後において第２の燃焼が行われるときの燃料噴射量Ｑに
予め定められた量ΔＱを加算することによって最終的な
燃料噴射量Ｑ（＝Ｑ＋ΔＱ）が算出される。次いでステ
ップ７０５では触媒１９活性後において第２の燃焼が行
われるときの噴射開始時期θＳから予め定められた期間
ΔθＳを減算することによって最終的な噴射開始時期θ
Ｓ（＝θＳ−ΔθＳ）が算出される。次いでステップ７
０６では排気弁９の開弁時期がＥＯ＋αとされる。この
とき第２の燃焼が行われる。
【０１１７】次いでステップ７０１においてＴＥ＞ＴＥ
d であると判別されるとステップ７０７に進んで一定時
間が経過したか否かが判別される。一定時間が経過して
いないときにはステップ７０８に進んで排気弁９の開弁
時期がＥＯとされる。次いでステップ７０９に進み、空
燃比がリッチになるように追加の燃料噴射が行われる。
d であると判別されるとステップ７０７に進んで一定時
間が経過したか否かが判別される。一定時間が経過して
いないときにはステップ７０８に進んで排気弁９の開弁
時期がＥＯとされる。次いでステップ７０９に進み、空
燃比がリッチになるように追加の燃料噴射が行われる。
【０１１８】即ち、ステップ７０９では図１８（Ａ）に
示すマップからスロットル弁１６の目標開度ＳＴが算出
され、ステップ７１０では図１８（Ｂ）に示すマップか
らＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出される。次い
でステップ７１１では主噴射量Ｑ1 および追加の噴射量
Ｑ2 が算出され、次いでステップ７１２では主噴射の噴
射開始時期θＳが算出される。
示すマップからスロットル弁１６の目標開度ＳＴが算出
され、ステップ７１０では図１８（Ｂ）に示すマップか
らＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出される。次い
でステップ７１１では主噴射量Ｑ1 および追加の噴射量
Ｑ2 が算出され、次いでステップ７１２では主噴射の噴
射開始時期θＳが算出される。
【０１１９】一方、ステップ７０７において一定時間が
経過したと判断されたときにはステップ７１３に進んで
活性化判断フラグがセットされる。次いで図２３に示さ
れる活性後の運転制御ルーチンが実行され、第１の燃焼
又は第２の燃焼が行われる。活性化判断フラグがセット
されるとその後はステップ７００から図２３に示される
活性後の運転制御ルーチンに進む。
経過したと判断されたときにはステップ７１３に進んで
活性化判断フラグがセットされる。次いで図２３に示さ
れる活性後の運転制御ルーチンが実行され、第１の燃焼
又は第２の燃焼が行われる。活性化判断フラグがセット
されるとその後はステップ７００から図２３に示される
活性後の運転制御ルーチンに進む。
【０１２０】
【発明の効果】機関の運転が開始されたときから機関が
停止せしめられるまで煤の発生を抑制することができ
る。
停止せしめられるまで煤の発生を抑制することができ
る。
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】スモークおよびＮＯｘの発生量等を示す図であ
る。
る。
【図３】燃焼圧を示す図である。
【図４】燃料分子を示す図である。
【図５】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図
である。
である。
【図６】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
る。
【図７】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８】ΔＬ（Ｎ）と機関回転数Ｎとの関係を示す図で
ある。
ある。
【図９】空燃比センサの出力を示す図である。
【図１０】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１１】第１の境界Ｘ（Ｎ）の制御方法を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図１２】Ｋ（Ｔ）1 ，Ｋ（Ｔ）2 およびＫ（Ｎ）を示
す図である。
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】目標空燃比のマップを示す図である。
【図１５】スロットル弁の目標開度のマップを示す図で
ある。
ある。
【図１６】ＥＧＲ制御弁の目標基本開度を示す図であ
る。
る。
【図１７】第２の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
る。
【図１８】スロットル弁の目標開度等を示す図である。
【図１９】低温燃焼領域を制御するためのフローチャー
トである。
トである。
【図２０】機関回転数の変化等を示すタイムチャートで
ある。
ある。
【図２１】排気弁の開弁時期を説明するための図であ
る。
る。
【図２２】機関の運転を制御するための第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２３】活性後の機関の運転を制御するためのフロー
チャートである。
チャートである。
【図２４】機関の運転を制御するための第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２５】機関回転数等の変化を示すタイムチャートで
ある。
ある。
【図２６】機関の運転を制御するための第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２７】ビゴム噴射を説明するための図である。
【図２８】機関の運転を制御するための第４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】バルブオーバーラップ期間と燃料噴射を説明
するための図である。
するための図である。
【図３０】機関の運転を制御するための第５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】追加の燃料噴射を説明するための図である。
【図３２】機関の運転を制御するための第５実施例を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
６…燃料噴射弁 １６…スロットル弁 １９…触媒 ２３…ＥＧＲ制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 13/02 ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 13/02 ＺＡＢＨ 21/08 ３０１ 21/08 ３０１Ｂ ３０１Ｄ ＺＡＢ ＺＡＢ 41/04 ３７０ 41/04 ３７０ 41/40 ＺＡＢ 41/40 ＺＡＢＥ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｒ ＺＡＢ ＺＡＢ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｂ 審査官 村上 哲 (56)参考文献 特開 平９−287527（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−51929（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−247914（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−180540（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−158810（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−334750（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−4287（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−86251（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−177651（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−287528（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−254152（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−296469（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−303309（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−96606（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 F02M 25/07
Claims (22)
- 【請求項１】 燃焼室内の不活性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
の不活性ガス量を更に増大していくと燃焼室内における
燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よ
りも低くなって煤がほとんど発生しなくなる圧縮着火式
内燃機関において、機関排気通路内に酸化機能を有する
触媒を配置し、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
しない第１の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活性
ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が少ない第２の燃
焼とを選択的に切換える切換手段を具備し、機関の運転
が開始されたときにはまず初めに第２の燃焼を行い、次
いで機関の運転状態に応じて第２の燃焼を継続するか又
は第１の燃焼に切換えるようにした圧縮着火式内燃機
関。 - 【請求項２】 該触媒が酸化触媒、三元触媒又はＮＯｘ
吸収剤の少くとも一つからなる請求項１に記載の圧縮着
火式内燃機関。 - 【請求項３】 燃焼室から排出された排気ガスを機関吸
気通路内に再循環させる再循環装置を具備し、上記不活
性ガスが再循環排気ガスからなる請求項１に記載の圧縮
着火式内燃機関。 - 【請求項４】 上記第１の燃焼状態における排気ガス再
循環率がほぼ５５パーセント以上である請求項３に記載
の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項５】 上記第１の燃焼状態における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度は排気ガス中のＮＯｘ量が
１０p.p.m 前後又はそれ以下となる温度である請求項１
に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項６】 上記第１の燃焼状態では未燃炭化水素が
煤の形ではなく煤の前駆体又はそれ以前の形でもって燃
焼室から排出され、燃焼室から排出された未燃炭化水素
が上記触媒によって酸化される請求項１の圧縮着火式内
燃機関。 - 【請求項７】 機関の運転が開始されたときにまず初め
に行われる第２の燃焼が行われているときには機関のア
イドリング回転数を高くするようにした請求項１に記載
の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項８】 機関の運転が開始されたときにまず初め
に行われる第２の燃焼が行われているときには触媒活性
後において第２の燃焼が行われているときに比べて燃料
噴射開始時期を遅らすようにした請求項１に記載の圧縮
着火式内燃機関。 - 【請求項９】 機関の運転が開始されたときにまず初め
に行われる第２の燃焼が行われているときには触媒活性
後に比べて排気弁の開弁時期を早めるようにした請求項
１に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１０】 機関の運転が開始されたときにはまず
初めに第２の燃焼を行い、次いで機関の運転状態に応じ
て第２の燃焼が継続されるか又は第１の燃焼に切換えら
れた後も一定期間ひき続き排気弁の開弁時期を触媒暖機
後に比べて早めるようにした請求項９に記載の圧縮着火
式内燃機関。 - 【請求項１１】 上記触媒が活性化したか否かを判断す
る活性化判断手段を具備し、機関の運転が開始されたと
きにはまず初めに第２の燃焼を行い、次いで該触媒が活
性化したと判断されたときには機関の運転状態に応じて
第２の燃焼を継続するか又は第１の燃焼に切換えるよう
にした請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１２】 機関の運転領域を第１の燃焼を行いう
る低負荷側の第１の運転領域と第２の燃焼が行われる高
負荷側の第２の運転領域とに分割し、該触媒が活性化し
たと判断されたときに機関の運転状態が上記第１の運転
領域であれば第２の燃焼から第１の燃焼に切換えられる
請求項１１に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１３】 上記触媒温度を代表する代表温度を検
出する検出手段を具備し、上記活性化判断手段は該代表
温度が予め定められた温度を越えたときに触媒が活性化
したと判断する請求項１１に記載の圧縮着火式内燃機
関。 - 【請求項１４】 該検出手段が触媒下流の機関排気通路
内に配置された温度センサからなり、上記代表温度が触
媒を通過した排気ガス温である請求項１３に記載の圧縮
着火式内燃機関。 - 【請求項１５】 触媒上流の機関排気通路内と触媒下流
の機関排気通路内に夫々温度センサを配置し、上記活性
化判断手段は触媒下流における排気ガス温が触媒上流に
おける排気ガス温に比べて予め定められた温度以上高く
なったときに触媒が活性化したと判断する請求項１１に
記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１６】 機関の運転が開始されたときにまず初
めに行われる第２の燃焼が行われているときに排気ガス
中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させれば触媒が
活性化するか否かを判断する活性化判断手段と、排気ガ
ス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させれば触媒
が活性化すると判断されたときに排気ガス中の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯの量を一時的に増大させる未燃ＨＣ，ＣＯ増量
手段とを具備し、排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量が一
時的に増大せしめられた後に機関の運転状態に応じて第
２の燃焼を継続するか又は第１の燃焼に切換えるように
した請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項１７】 上記触媒温度を代表する代表温度を検
出する検出手段を具備し、上記活性化判断手段は該代表
温度が予め定められた温度を越えたときに、排気ガス中
の未燃ＨＣ，ＣＯの量を一時的に増大させれば触媒が活
性化すると判断する請求項１６に記載の圧縮着火式内燃
機関。 - 【請求項１８】 該検出手段が触媒下流の機関排気通路
内に配置された温度センサからなり、上記代表温度が触
媒を通過した排気ガス温である請求項１７に記載の圧縮
着火式内燃機関。 - 【請求項１９】 上記未燃ＨＣ，ＣＯ増量手段は機関の
運転が開始されたときにまず初めに行われる第２の燃焼
が行われているときに第１の燃焼に一時的に切換えるこ
とによって排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させ
る請求項１６に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項２０】 上記未燃ＨＣ，ＣＯ増量手段は上記第
２の燃焼が行われているときにビゴム噴射を行うと共に
空燃比をリッチにすることによって排気ガス中の未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯの量を増大させる請求項１６に記載の圧縮着火
式内燃機関。 - 【請求項２１】 吸気弁および排気弁が共に開弁するバ
ルブオーバーラップ期間を制御するためのバルブオーバ
ーラップ期間制御手段を具備し、上記未燃ＨＣ，ＣＯ増
量手段は機関の運転が開始されたときにまず初めに行わ
れる第２の燃焼が行われているときにバルブオーバーラ
ップ期間を触媒暖機後に比べて長くすると共に少くとも
一部の燃料をバルブオーバーラップ期間中に噴射するこ
とによって排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの量を増大させ
る請求項１６に記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項２２】 上記未燃ＨＣ，ＣＯ増量手段は機関の
運転が開始されたときにまず初めに行われる第２の燃焼
が行われているときに爆発行程中又は排気行程中に追加
の燃料を噴射することによって排気ガス中の未燃ＨＣ，
ＣＯの量を増大させる請求項１６に記載の圧縮着火式内
燃機関。
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