JP3356075B2 - 内燃機関 - Google Patents
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- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
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- F02M26/23—Layout, e.g. schematics
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- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B29/04—Cooling of air intake supply
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より内燃機関、例えばディーゼル機
関においてはＮＯｘの発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと
称す）通路により連結し、このＥＧＲ通路を介して排気
ガス、即ちＥＧＲガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、ＥＧＲガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、Ｅ
ＧＲガス量を増大するほど、即ちＥＧＲ率（ＥＧＲガス
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとＮＯｘの発生量が低下し、従ってＥＧＲ率を増大す
ればするほどＮＯｘの発生量は低下することになる。
関においてはＮＯｘの発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと
称す）通路により連結し、このＥＧＲ通路を介して排気
ガス、即ちＥＧＲガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、ＥＧＲガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、Ｅ
ＧＲガス量を増大するほど、即ちＥＧＲ率（ＥＧＲガス
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとＮＯｘの発生量が低下し、従ってＥＧＲ率を増大す
ればするほどＮＯｘの発生量は低下することになる。
【０００３】このように従来よりＥＧＲ率を増大すれば
ＮＯｘの発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらＥＧＲ率を増大させていくとＥＧＲ率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上ＥＧＲ率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるＥ
ＧＲ率がＥＧＲ率の最大許容限界であると考えられてい
る。
ＮＯｘの発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらＥＧＲ率を増大させていくとＥＧＲ率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上ＥＧＲ率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるＥ
ＧＲ率がＥＧＲ率の最大許容限界であると考えられてい
る。
【０００４】従って従来よりＥＧＲ率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている。このＥＧＲ率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ３０パーセントから５０パーセントである。
従って従来のディーゼル機関ではＥＧＲ率は最大でも３
０パーセントから５０パーセント程度に抑えられてい
る。
界を越えない範囲内に定められている。このＥＧＲ率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ３０パーセントから５０パーセントである。
従って従来のディーゼル機関ではＥＧＲ率は最大でも３
０パーセントから５０パーセント程度に抑えられてい
る。
【０００５】このように従来ではＥＧＲ率に対して最大
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりＥＧ
Ｒ率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてＮＯ
ｘおよびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてＥＧＲ
率をＮＯｘおよびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもＮＯｘおよびスモークの発生量の低
下には限度があり、実際には依然としてかなりの量のＮ
Ｏｘおよびスモークが発生してしまうのが現状である。
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりＥＧ
Ｒ率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてＮＯ
ｘおよびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてＥＧＲ
率をＮＯｘおよびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもＮＯｘおよびスモークの発生量の低
下には限度があり、実際には依然としてかなりの量のＮ
Ｏｘおよびスモークが発生してしまうのが現状である。
【０００６】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてＥＧＲ率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてＥＧＲ
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてＥＧＲ率を７０パー
セント以上にすると、またＥＧＲガスを強力に冷却した
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる。即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはＮ
Ｏｘの発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびＮＯ
ｘの同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
程においてＥＧＲ率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてＥＧＲ
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてＥＧＲ率を７０パー
セント以上にすると、またＥＧＲガスを強力に冷却した
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる。即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはＮ
Ｏｘの発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびＮＯ
ｘの同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
【０００７】即ち、実験研究を重ねた結果判明したこと
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
【０００８】従って、燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな新たな燃焼システムについてはまだ開示されていな
い。そのため、既に開示されている従来の燃焼システム
では、上述した新たな燃焼システムに基づく新たな効果
を奏することができない。
うな新たな燃焼システムについてはまだ開示されていな
い。そのため、既に開示されている従来の燃焼システム
では、上述した新たな燃焼システムに基づく新たな効果
を奏することができない。
【００１０】そこで、本発明は、内燃機関から煤（スモ
ーク）が排出されること及びＮＯｘが排出されることを
同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される再循環排気ガ
スの温度を適切な温度に調整することができる内燃機関
を提供することを目的とする。
ーク）が排出されること及びＮＯｘが排出されることを
同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される再循環排気ガ
スの温度を適切な温度に調整することができる内燃機関
を提供することを目的とする。
【００１１】更に、本発明は、内燃機関から煤（スモー
ク）が排出されること及びＮＯｘが排出されることを同
時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される再循環排気ガス
の量を微調整することができる内燃機関を提供すること
を目的とする。
ク）が排出されること及びＮＯｘが排出されることを同
時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される再循環排気ガス
の量を微調整することができる内燃機関を提供すること
を目的とする。
【００１２】更に、本発明は、内燃機関から煤（スモー
ク）が排出されること及びＮＯｘが排出されることを同
時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される吸入空気量を微
調整することができる内燃機関を提供することを目的と
する。
ク）が排出されること及びＮＯｘが排出されることを同
時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される吸入空気量を微
調整することができる内燃機関を提供することを目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路
内に再循環させる排気ガス再循環装置を具備し、前記燃
焼室内に供給される再循環排気ガスの量を増大していく
と煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼
室内に供給される再循環排気ガスの量を更に増大してい
くと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲
のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとんど
発生しなくなる内燃機関であって、前記排気ガス再循環
装置が、再循環排気ガスの冷却能力の低い低冷却能力排
気ガス再循環通路と、再循環排気ガスの冷却能力の高い
高冷却能力排気ガス再循環通路と、前記低冷却能力排気
ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量及び前記高
冷却能力排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの
量を制御可能な再循環排気ガス制御弁とを具備し、前記
煤がほとんど発生しない燃焼が行われる時に、機関要求
負荷に基づいて前記低冷却能力排気ガス再循環通路を流
れる再循環排気ガスの量及び前記高冷却能力排気ガス再
循環通路を流れる再循環排気ガスの量を制御するように
した内燃機関が提供される。
よれば、燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路
内に再循環させる排気ガス再循環装置を具備し、前記燃
焼室内に供給される再循環排気ガスの量を増大していく
と煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼
室内に供給される再循環排気ガスの量を更に増大してい
くと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲
のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとんど
発生しなくなる内燃機関であって、前記排気ガス再循環
装置が、再循環排気ガスの冷却能力の低い低冷却能力排
気ガス再循環通路と、再循環排気ガスの冷却能力の高い
高冷却能力排気ガス再循環通路と、前記低冷却能力排気
ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量及び前記高
冷却能力排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの
量を制御可能な再循環排気ガス制御弁とを具備し、前記
煤がほとんど発生しない燃焼が行われる時に、機関要求
負荷に基づいて前記低冷却能力排気ガス再循環通路を流
れる再循環排気ガスの量及び前記高冷却能力排気ガス再
循環通路を流れる再循環排気ガスの量を制御するように
した内燃機関が提供される。
【００１４】請求項１に記載の内燃機関では、煤の発生
量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも燃焼室内に
供給される再循環排気ガスの量が多く煤がほとんど発生
しない燃焼が行われる時に、機関要求負荷に基づいて低
冷却能力排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの
量及び高冷却能力排気ガス再循環通路を流れる再循環排
気ガスの量が制御される。ところで、前記煤がほとんど
発生しない燃焼は、前記煤がほとんど発生しない燃焼以
外の燃焼に比べて燃焼を行うことができる燃焼条件が厳
しい。そのため、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行
われる時には、その厳しい燃焼条件を満たすために、燃
焼室内に供給される再循環排気ガスの温度を適切な温度
に調整する必要がある。それゆえ、上述したように請求
項１に記載の内燃機関では、前記煤がほとんど発生しな
い燃焼が行われる時に、機関要求負荷に基づいて低冷却
能力排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量及
び高冷却能力排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガ
スの量が制御される。その結果、燃焼室内に供給される
再循環排気ガスの温度を適切な温度に調整することがで
き、それゆえ、前記煤がほとんど発生しない燃焼を行う
ことができる燃焼条件を満たすことが容易になる。
量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも燃焼室内に
供給される再循環排気ガスの量が多く煤がほとんど発生
しない燃焼が行われる時に、機関要求負荷に基づいて低
冷却能力排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの
量及び高冷却能力排気ガス再循環通路を流れる再循環排
気ガスの量が制御される。ところで、前記煤がほとんど
発生しない燃焼は、前記煤がほとんど発生しない燃焼以
外の燃焼に比べて燃焼を行うことができる燃焼条件が厳
しい。そのため、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行
われる時には、その厳しい燃焼条件を満たすために、燃
焼室内に供給される再循環排気ガスの温度を適切な温度
に調整する必要がある。それゆえ、上述したように請求
項１に記載の内燃機関では、前記煤がほとんど発生しな
い燃焼が行われる時に、機関要求負荷に基づいて低冷却
能力排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量及
び高冷却能力排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガ
スの量が制御される。その結果、燃焼室内に供給される
再循環排気ガスの温度を適切な温度に調整することがで
き、それゆえ、前記煤がほとんど発生しない燃焼を行う
ことができる燃焼条件を満たすことが容易になる。
【００１５】請求項２に記載の発明によれば、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
排気ガス再循環装置を具備し、前記燃焼室内に供給され
る再循環排気ガスの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、前記燃焼室内に供給される
再循環排気ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室内
における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生
成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる内
燃機関であって、前記排気ガス再循環装置が、複数の排
気ガス再循環通路と、各排気ガス再循環通路を流れる再
循環排気ガスの量を制御可能な再循環排気ガス制御弁と
を具備し、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる
時に、機関要求負荷に基づいて各排気ガス再循環通路を
流れる再循環排気ガスの量を制御するようにした内燃機
関が提供される。
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
排気ガス再循環装置を具備し、前記燃焼室内に供給され
る再循環排気ガスの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、前記燃焼室内に供給される
再循環排気ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室内
における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生
成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる内
燃機関であって、前記排気ガス再循環装置が、複数の排
気ガス再循環通路と、各排気ガス再循環通路を流れる再
循環排気ガスの量を制御可能な再循環排気ガス制御弁と
を具備し、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる
時に、機関要求負荷に基づいて各排気ガス再循環通路を
流れる再循環排気ガスの量を制御するようにした内燃機
関が提供される。
【００１６】請求項３に記載の発明によれば、前記複数
の排気ガス再循環通路のうちの一の排気ガス再循環通路
の断面積と他の排気ガス再循環通路の断面積とが異なる
請求項２に記載の内燃機関が提供される。
の排気ガス再循環通路のうちの一の排気ガス再循環通路
の断面積と他の排気ガス再循環通路の断面積とが異なる
請求項２に記載の内燃機関が提供される。
【００１７】請求項２及び３に記載の内燃機関では、煤
の発生量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも前記
燃焼室内に供給される再循環排気ガスの量が多く煤がほ
とんど発生しない燃焼が行われる時に、機関要求負荷に
基づいて、複数の排気ガス再循環通路のうちのそれぞれ
の排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量が制
御される。ところで、前記煤がほとんど発生しない燃焼
は、前記煤がほとんど発生しない燃焼以外の燃焼に比べ
て燃焼を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのた
め、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる時に
は、その厳しい燃焼条件を満たすために、燃焼室内に供
給される再循環排気ガスの量を微調整する必要がある。
一方、全開時の断面積が大きい弁によってその弁を通過
するガスの量を微調整するのは、全開時の断面積が小さ
い弁によってその弁を通過するガスの量を微調整するよ
りも困難であるという背景がある。それゆえ、上述した
ように請求項２及び３に記載の内燃機関では、前記煤が
ほとんど発生しない燃焼が行われる時に、機関要求負荷
に基づいて、複数の排気ガス再循環通路のうちのそれぞ
れの排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量が
制御される。その結果、燃焼室内に供給される再循環排
気ガスの量を微調整することができ、それゆえ、前記煤
がほとんど発生しない燃焼を行うことができる燃焼条件
を満たすことが容易になる。
の発生量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも前記
燃焼室内に供給される再循環排気ガスの量が多く煤がほ
とんど発生しない燃焼が行われる時に、機関要求負荷に
基づいて、複数の排気ガス再循環通路のうちのそれぞれ
の排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量が制
御される。ところで、前記煤がほとんど発生しない燃焼
は、前記煤がほとんど発生しない燃焼以外の燃焼に比べ
て燃焼を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのた
め、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる時に
は、その厳しい燃焼条件を満たすために、燃焼室内に供
給される再循環排気ガスの量を微調整する必要がある。
一方、全開時の断面積が大きい弁によってその弁を通過
するガスの量を微調整するのは、全開時の断面積が小さ
い弁によってその弁を通過するガスの量を微調整するよ
りも困難であるという背景がある。それゆえ、上述した
ように請求項２及び３に記載の内燃機関では、前記煤が
ほとんど発生しない燃焼が行われる時に、機関要求負荷
に基づいて、複数の排気ガス再循環通路のうちのそれぞ
れの排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量が
制御される。その結果、燃焼室内に供給される再循環排
気ガスの量を微調整することができ、それゆえ、前記煤
がほとんど発生しない燃焼を行うことができる燃焼条件
を満たすことが容易になる。
【００１８】請求項４に記載の発明によれば、前記燃焼
室から排出された未燃炭化水素を酸化するために機関排
気通路内に酸化機能を有する触媒を配置し、前記複数の
排気ガス再循環通路のうちの一の排気ガス再循環通路の
再循環排気ガス取り入れ口を前記触媒の上流側に配置す
ると共に、他の排気ガス再循環通路の再循環排気ガス取
り入れ口を前記触媒の下流側に配置し、機関要求負荷が
高い時には前記一の排気ガス再循環通路を介して再循環
排気ガスを前記燃焼室内に供給し、機関要求負荷が低い
時には前記他の排気ガス再循環通路を介して再循環排気
ガスを前記燃焼室内に供給するようにした請求項２に記
載の内燃機関が提供される。
室から排出された未燃炭化水素を酸化するために機関排
気通路内に酸化機能を有する触媒を配置し、前記複数の
排気ガス再循環通路のうちの一の排気ガス再循環通路の
再循環排気ガス取り入れ口を前記触媒の上流側に配置す
ると共に、他の排気ガス再循環通路の再循環排気ガス取
り入れ口を前記触媒の下流側に配置し、機関要求負荷が
高い時には前記一の排気ガス再循環通路を介して再循環
排気ガスを前記燃焼室内に供給し、機関要求負荷が低い
時には前記他の排気ガス再循環通路を介して再循環排気
ガスを前記燃焼室内に供給するようにした請求項２に記
載の内燃機関が提供される。
【００１９】請求項４に記載の内燃機関では、機関要求
負荷が高い時には、背圧の高い触媒の上流側に再循環排
気ガス取り入れ口が配置された排気ガス再循環通路を介
して再循環排気ガスが燃焼室内に供給される。そのた
め、多量の再循環排気ガスを燃焼室内に容易に供給する
ことができる。一方、機関要求負荷が低い時には、触媒
の下流側に再循環排気ガス取り入れ口が配置された排気
ガス再循環通路を介して再循環排気ガスが燃焼室内に供
給される。触媒の下流側において排気ガスは浄化されて
いるため、排気ガス再循環通路内のデポジットの量を少
なくすることができる。
負荷が高い時には、背圧の高い触媒の上流側に再循環排
気ガス取り入れ口が配置された排気ガス再循環通路を介
して再循環排気ガスが燃焼室内に供給される。そのた
め、多量の再循環排気ガスを燃焼室内に容易に供給する
ことができる。一方、機関要求負荷が低い時には、触媒
の下流側に再循環排気ガス取り入れ口が配置された排気
ガス再循環通路を介して再循環排気ガスが燃焼室内に供
給される。触媒の下流側において排気ガスは浄化されて
いるため、排気ガス再循環通路内のデポジットの量を少
なくすることができる。
【００２０】請求項５に記載の発明によれば、吸入空気
量を制御可能な吸気絞り弁をそれぞれ備えた複数の機関
吸気通路が設けられた請求項２に記載の内燃機関が提供
される。
量を制御可能な吸気絞り弁をそれぞれ備えた複数の機関
吸気通路が設けられた請求項２に記載の内燃機関が提供
される。
【００２１】請求項６に記載の発明によれば、一の機関
吸気通路に一の排気ガス再循環通路が連結されている請
求項５に記載の内燃機関が提供される。
吸気通路に一の排気ガス再循環通路が連結されている請
求項５に記載の内燃機関が提供される。
【００２２】請求項５及び６に記載の内燃機関では、吸
入空気量を制御可能な吸気絞り弁をそれぞれ備えた複数
の機関吸気通路が設けられる。ところで、上述したよう
に、前記煤がほとんど発生しない燃焼は、前記煤がほと
んど発生しない燃焼以外の燃焼に比べて燃焼を行うこと
ができる燃焼条件が厳しい。そのため、前記煤がほとん
ど発生しない燃焼が行われる時には、その厳しい燃焼条
件を満たすために、燃焼室内に供給される吸入空気量を
微調整する必要がある。一方、全開時の断面積が大きい
弁によってその弁を通過するガスの量を微調整するの
は、全開時の断面積が小さい弁によってその弁を通過す
るガスの量を微調整するよりも困難であるという背景が
ある。それゆえ、上述したように請求項５及び６に記載
の内燃機関では、吸入空気量を制御可能な吸気絞り弁を
それぞれ備えた複数の機関吸気通路が設けられる。その
結果、燃焼室内に供給される吸入空気量を微調整するこ
とができ、それゆえ、前記煤がほとんど発生しない燃焼
を行うことができる燃焼条件を満たすことが容易にな
る。
入空気量を制御可能な吸気絞り弁をそれぞれ備えた複数
の機関吸気通路が設けられる。ところで、上述したよう
に、前記煤がほとんど発生しない燃焼は、前記煤がほと
んど発生しない燃焼以外の燃焼に比べて燃焼を行うこと
ができる燃焼条件が厳しい。そのため、前記煤がほとん
ど発生しない燃焼が行われる時には、その厳しい燃焼条
件を満たすために、燃焼室内に供給される吸入空気量を
微調整する必要がある。一方、全開時の断面積が大きい
弁によってその弁を通過するガスの量を微調整するの
は、全開時の断面積が小さい弁によってその弁を通過す
るガスの量を微調整するよりも困難であるという背景が
ある。それゆえ、上述したように請求項５及び６に記載
の内燃機関では、吸入空気量を制御可能な吸気絞り弁を
それぞれ備えた複数の機関吸気通路が設けられる。その
結果、燃焼室内に供給される吸入空気量を微調整するこ
とができ、それゆえ、前記煤がほとんど発生しない燃焼
を行うことができる燃焼条件を満たすことが容易にな
る。
【００２３】請求項７に記載の発明によれば、吸入空気
を圧縮するための排気タービン過給機を設け、前記複数
の排気ガス再循環通路のうちの一の排気ガス再循環通路
の再循環排気ガス取り入れ口を前記排気タービン過給機
の排気タービンの上流側に配置すると共に、他の排気ガ
ス再循環通路の再循環排気ガス取り入れ口を前記排気タ
ービンの下流側に配置し、機関要求負荷が高い時には前
記一の排気ガス再循環通路を介して再循環排気ガスを前
記燃焼室内に供給し、機関要求負荷が低い時には前記他
の排気ガス再循環通路を介して再循環排気ガスを前記燃
焼室内に供給するようにした請求項２に記載の内燃機関
が提供される。
を圧縮するための排気タービン過給機を設け、前記複数
の排気ガス再循環通路のうちの一の排気ガス再循環通路
の再循環排気ガス取り入れ口を前記排気タービン過給機
の排気タービンの上流側に配置すると共に、他の排気ガ
ス再循環通路の再循環排気ガス取り入れ口を前記排気タ
ービンの下流側に配置し、機関要求負荷が高い時には前
記一の排気ガス再循環通路を介して再循環排気ガスを前
記燃焼室内に供給し、機関要求負荷が低い時には前記他
の排気ガス再循環通路を介して再循環排気ガスを前記燃
焼室内に供給するようにした請求項２に記載の内燃機関
が提供される。
【００２４】請求項７に記載の内燃機関では、機関要求
負荷が高い時には、背圧の高い排気タービンの上流側に
再循環排気ガス取り入れ口が配置された排気ガス再循環
通路を介して再循環排気ガスが燃焼室内に供給される。
そのため、多量の再循環排気ガスを燃焼室内に容易に供
給することができる。
負荷が高い時には、背圧の高い排気タービンの上流側に
再循環排気ガス取り入れ口が配置された排気ガス再循環
通路を介して再循環排気ガスが燃焼室内に供給される。
そのため、多量の再循環排気ガスを燃焼室内に容易に供
給することができる。
【００２５】請求項８に記載の発明によれば、燃焼室内
に供給される不活性ガスの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、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の
生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる
内燃機関であって、吸入空気量を制御可能な吸気絞り弁
をそれぞれ備えた複数の機関吸気通路が設けられた内燃
機関が提供される。
に供給される不活性ガスの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、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の
生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる
内燃機関であって、吸入空気量を制御可能な吸気絞り弁
をそれぞれ備えた複数の機関吸気通路が設けられた内燃
機関が提供される。
【００２６】請求項９に記載の発明によれば、各機関吸
気通路の断面積が互いに異なる請求項８に記載の内燃機
関が提供される。
気通路の断面積が互いに異なる請求項８に記載の内燃機
関が提供される。
【００２７】請求項１０に記載の発明によれば、各吸気
絞り弁の全開時の断面積が互いに異なる請求項９に記載
の内燃機関が提供される。
絞り弁の全開時の断面積が互いに異なる請求項９に記載
の内燃機関が提供される。
【００２８】請求項１１に記載の発明によれば、前記煤
がほとんど発生しない燃焼が行われる時、前記燃焼室に
供給される吸入空気量を制御するために断面積の大きい
吸気絞り弁が全閉されると共に断面積の小さい吸気絞り
弁の開度が制御される請求項１０に記載の内燃機関が提
供される。
がほとんど発生しない燃焼が行われる時、前記燃焼室に
供給される吸入空気量を制御するために断面積の大きい
吸気絞り弁が全閉されると共に断面積の小さい吸気絞り
弁の開度が制御される請求項１０に記載の内燃機関が提
供される。
【００２９】請求項８〜１１に記載の内燃機関では、煤
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内
に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生し
ない燃焼を実行可能であり、吸入空気量を制御可能な吸
気絞り弁をそれぞれ備えた複数の機関吸気通路が設けら
れる。ところで、前記煤がほとんど発生しない燃焼は、
前記煤がほとんど発生しない燃焼以外の燃焼に比べて燃
焼を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのため、前
記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる時には、その
厳しい燃焼条件を満たすために、燃焼室内に供給される
吸入空気量を微調整する必要がある。一方、全開時の断
面積が大きい弁によってその弁を通過するガスの量を微
調整するのは、全開時の断面積が小さい弁によってその
弁を通過するガスの量を微調整するよりも困難であると
いう背景がある。それゆえ、上述したように請求項８〜
１１に記載の内燃機関では、吸入空気量を制御可能な吸
気絞り弁をそれぞれ備えた複数の機関吸気通路が設けら
れる。その結果、燃焼室内に供給される吸入空気量を微
調整することができ、それゆえ、前記煤がほとんど発生
しない燃焼を行うことができる燃焼条件を満たすことが
容易になる。
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内
に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生し
ない燃焼を実行可能であり、吸入空気量を制御可能な吸
気絞り弁をそれぞれ備えた複数の機関吸気通路が設けら
れる。ところで、前記煤がほとんど発生しない燃焼は、
前記煤がほとんど発生しない燃焼以外の燃焼に比べて燃
焼を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのため、前
記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる時には、その
厳しい燃焼条件を満たすために、燃焼室内に供給される
吸入空気量を微調整する必要がある。一方、全開時の断
面積が大きい弁によってその弁を通過するガスの量を微
調整するのは、全開時の断面積が小さい弁によってその
弁を通過するガスの量を微調整するよりも困難であると
いう背景がある。それゆえ、上述したように請求項８〜
１１に記載の内燃機関では、吸入空気量を制御可能な吸
気絞り弁をそれぞれ備えた複数の機関吸気通路が設けら
れる。その結果、燃焼室内に供給される吸入空気量を微
調整することができ、それゆえ、前記煤がほとんど発生
しない燃焼を行うことができる燃焼条件を満たすことが
容易になる。
【００３０】請求項１２に記載の発明によれば、燃焼室
内に供給される不活性ガスの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、前記燃焼室内に供
給される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼
室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤
の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくな
る内燃機関であって、吸入空気量を制御可能な吸気絞り
弁を備えた機関吸気通路が設けられると共に、前記吸気
絞り弁をバイパスするバイパス通路と前記バイパス通路
を流れる吸入空気量を制御するためのバイパス吸入空気
制御弁とが設けられた内燃機関が提供される。
内に供給される不活性ガスの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、前記燃焼室内に供
給される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼
室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤
の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくな
る内燃機関であって、吸入空気量を制御可能な吸気絞り
弁を備えた機関吸気通路が設けられると共に、前記吸気
絞り弁をバイパスするバイパス通路と前記バイパス通路
を流れる吸入空気量を制御するためのバイパス吸入空気
制御弁とが設けられた内燃機関が提供される。
【００３１】請求項１２に記載の内燃機関では、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない
燃焼を実行可能であり、吸入空気量を制御可能な吸気絞
り弁を備えた機関吸気通路が設けられると共に、吸気絞
り弁をバイパスするバイパス通路とバイパス通路を流れ
る吸入空気量を制御するためのバイパス吸入空気制御弁
とが設けられる。ところで、前記煤がほとんど発生しな
い燃焼は、前記煤がほとんど発生しない燃焼以外の燃焼
に比べて燃焼を行うことができる燃焼条件が厳しい。そ
のため、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる時
には、その厳しい燃焼条件を満たすために、燃焼室内に
供給される吸入空気量を微調整する必要がある。一方、
全開時の断面積が大きい弁によってその弁を通過するガ
スの量を微調整するのは、全開時の断面積が小さい弁に
よってその弁を通過するガスの量を微調整するよりも困
難であるという背景がある。それゆえ、上述したように
請求項１２に記載の内燃機関では、吸入空気量を制御可
能な吸気絞り弁を備えた機関吸気通路が設けられると共
に、吸気絞り弁をバイパスするバイパス通路とバイパス
通路を流れる吸入空気量を制御するためのバイパス吸入
空気制御弁とが設けられる。その結果、燃焼室内に供給
される吸入空気量を微調整することができ、それゆえ、
前記煤がほとんど発生しない燃焼を行うことができる燃
焼条件を満たすことが容易になる。
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない
燃焼を実行可能であり、吸入空気量を制御可能な吸気絞
り弁を備えた機関吸気通路が設けられると共に、吸気絞
り弁をバイパスするバイパス通路とバイパス通路を流れ
る吸入空気量を制御するためのバイパス吸入空気制御弁
とが設けられる。ところで、前記煤がほとんど発生しな
い燃焼は、前記煤がほとんど発生しない燃焼以外の燃焼
に比べて燃焼を行うことができる燃焼条件が厳しい。そ
のため、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる時
には、その厳しい燃焼条件を満たすために、燃焼室内に
供給される吸入空気量を微調整する必要がある。一方、
全開時の断面積が大きい弁によってその弁を通過するガ
スの量を微調整するのは、全開時の断面積が小さい弁に
よってその弁を通過するガスの量を微調整するよりも困
難であるという背景がある。それゆえ、上述したように
請求項１２に記載の内燃機関では、吸入空気量を制御可
能な吸気絞り弁を備えた機関吸気通路が設けられると共
に、吸気絞り弁をバイパスするバイパス通路とバイパス
通路を流れる吸入空気量を制御するためのバイパス吸入
空気制御弁とが設けられる。その結果、燃焼室内に供給
される吸入空気量を微調整することができ、それゆえ、
前記煤がほとんど発生しない燃焼を行うことができる燃
焼条件を満たすことが容易になる。
【００３２】請求項１３に記載の発明によれば、前記燃
焼室から排出された未燃炭化水素を酸化するために機関
排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置した請求項
１、２、８及び１２のいずれか一項に記載の内燃機関が
提供される。
焼室から排出された未燃炭化水素を酸化するために機関
排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置した請求項
１、２、８及び１２のいずれか一項に記載の内燃機関が
提供される。
【００３３】請求項１４に記載の発明によれば、前記触
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１３に記載の内燃機関が提供される。
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１３に記載の内燃機関が提供される。
【００３４】請求項１３及び１４に記載の内燃機関で
は、燃焼室から排出される未燃炭化水素が機関排気通路
内にて酸化されるため、未燃炭化水素が内燃機関から排
出されるのを阻止することができる。
は、燃焼室から排出される未燃炭化水素が機関排気通路
内にて酸化されるため、未燃炭化水素が内燃機関から排
出されるのを阻止することができる。
【００３５】請求項１５に記載の発明によれば、前記燃
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
させる排気ガス再循環装置を具備し、前記不活性ガスが
前記機関吸気通路内に再循環された再循環排気ガスから
なる請求項８又は１２に記載の内燃機関が提供される。
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
させる排気ガス再循環装置を具備し、前記不活性ガスが
前記機関吸気通路内に再循環された再循環排気ガスから
なる請求項８又は１２に記載の内燃機関が提供される。
【００３６】請求項１５に記載の内燃機関では、排気ガ
ス再循環装置によって機関吸気通路内に再循環される再
循環排気ガスを不活性ガスとして利用することにより、
外部から燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特別に
設ける必要性を回避することができる。
ス再循環装置によって機関吸気通路内に再循環される再
循環排気ガスを不活性ガスとして利用することにより、
外部から燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特別に
設ける必要性を回避することができる。
【００３７】請求項１６に記載の発明によれば、前記煤
がほとんど発生しない燃焼である第１の燃焼と、煤の発
生量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される再循環排気ガスの量が少ない第２の燃
焼とを選択的に切り換える切換手段を具備し、前記第１
の燃焼から前記第２の燃焼に又は前記第２の燃焼から前
記第１の燃焼に切り換えられるときに排気ガス再循環率
をステップ状に変化させるようにした請求項１、２及び
１５のいずれか一項に記載の内燃機関が提供される。
がほとんど発生しない燃焼である第１の燃焼と、煤の発
生量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される再循環排気ガスの量が少ない第２の燃
焼とを選択的に切り換える切換手段を具備し、前記第１
の燃焼から前記第２の燃焼に又は前記第２の燃焼から前
記第１の燃焼に切り換えられるときに排気ガス再循環率
をステップ状に変化させるようにした請求項１、２及び
１５のいずれか一項に記載の内燃機関が提供される。
【００３８】請求項１６に記載の内燃機関では、第１の
燃焼から第２の燃焼に又は第２の燃焼から第１の燃焼に
切り換えられるときに排気ガス再循環率をステップ状に
変化させることにより、排気ガス再循環率が、煤の発生
量がピークになる排気ガス再循環率に設定されるのを回
避することができる。
燃焼から第２の燃焼に又は第２の燃焼から第１の燃焼に
切り換えられるときに排気ガス再循環率をステップ状に
変化させることにより、排気ガス再循環率が、煤の発生
量がピークになる排気ガス再循環率に設定されるのを回
避することができる。
【００３９】請求項１７に記載の発明によれば、機関の
運転領域を低負荷側の第１の運転領域と高負荷側の第２
の運転領域とに分割し、前記第１の運転領域では前記第
１の燃焼を行い、前記第２の運転領域では前記第２の燃
焼を行うようにした請求項１６に記載の内燃機関が提供
される。
運転領域を低負荷側の第１の運転領域と高負荷側の第２
の運転領域とに分割し、前記第１の運転領域では前記第
１の燃焼を行い、前記第２の運転領域では前記第２の燃
焼を行うようにした請求項１６に記載の内燃機関が提供
される。
【００４０】請求項１７に記載の内燃機関では、第１の
燃焼を実行し得る時、つまり、燃焼室内における燃焼時
の燃料及びその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低
く維持し得る時が、燃焼による発熱量が比較的少ない機
関中低負荷運転時に限られるという理由から、低負荷側
の第１の運転領域で第１の燃焼を行うと共に高負荷側の
第２の運転領域で第２の燃焼を行う。それゆえ、運転領
域に応じて適切な燃焼を実行することができる。
燃焼を実行し得る時、つまり、燃焼室内における燃焼時
の燃料及びその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低
く維持し得る時が、燃焼による発熱量が比較的少ない機
関中低負荷運転時に限られるという理由から、低負荷側
の第１の運転領域で第１の燃焼を行うと共に高負荷側の
第２の運転領域で第２の燃焼を行う。それゆえ、運転領
域に応じて適切な燃焼を実行することができる。
【００４１】請求項１８に記載の発明によれば、前記第
１の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率がほぼ
５５パーセント以上であり、前記第２の燃焼が行われて
いるときの排気ガス再循環率がほぼ５０パーセント以下
である請求項１６に記載の内燃機関が提供される。
１の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率がほぼ
５５パーセント以上であり、前記第２の燃焼が行われて
いるときの排気ガス再循環率がほぼ５０パーセント以下
である請求項１６に記載の内燃機関が提供される。
【００４２】請求項１８に記載の内燃機関では、第１の
燃焼が行われているときの排気ガス再循環率をほぼ５５
パーセント以上にすると共に第２の燃焼が行われている
ときの排気ガス再循環率をほぼ５０パーセント以下にす
ることにより、排気ガス再循環率が、煤の発生量がピー
クになる排気ガス再循環率に設定されるのを回避するこ
とができる。
燃焼が行われているときの排気ガス再循環率をほぼ５５
パーセント以上にすると共に第２の燃焼が行われている
ときの排気ガス再循環率をほぼ５０パーセント以下にす
ることにより、排気ガス再循環率が、煤の発生量がピー
クになる排気ガス再循環率に設定されるのを回避するこ
とができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００４４】図１は本発明を４ストローク圧縮着火式内
燃機関に適用した第一の実施形態を示している。図１を
参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３
はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電
気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９
は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８
は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連
結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３およびイン
タークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャ
ージャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。
コンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエ
アクリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステ
ップモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配
置される。また、スロットル弁２０上流の空気吸込管１
７内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量
検出器２１が配置される。
燃機関に適用した第一の実施形態を示している。図１を
参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３
はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電
気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９
は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８
は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連
結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３およびイン
タークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャ
ージャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。
コンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエ
アクリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステ
ップモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配
置される。また、スロットル弁２０上流の空気吸込管１
７内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量
検出器２１が配置される。
【００４５】一方、排気ポート１０は排気マニホルド２
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排
気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵した
触媒コンバータ２６に連結される。排気マニホルド２２
内には空燃比センサ２７が配置される。
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排
気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵した
触媒コンバータ２６に連結される。排気マニホルド２２
内には空燃比センサ２７が配置される。
【００４６】触媒コンバータ２６の出口部に連結された
排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７と
は第１の排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２
９を介して互いに連結され、第１のＥＧＲ通路２９内に
は第１のステップモータ３０により駆動される第１のＥ
ＧＲ制御弁３１が配置される。また、第１のＥＧＲ通路
２９内には第１のＥＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガス
を冷却するためのインタークーラ３２が配置される。図
１に示される実施形態では機関冷却水がインタークーラ
３２内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷
却される。更に、触媒コンバータ２６の出口部に連結さ
れた排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１
７とは、第１のＥＧＲ通路２９に並列して設けられた第
２のＥＧＲ通路１０２９を介して互いに連結され、第２
のＥＧＲ通路１０２９内には第２のステップモータ１０
３０により駆動される第２のＥＧＲ制御弁１０３１が配
置される。第２のＥＧＲ通路１０２９にはインタークー
ラは設けられず、第２のＥＧＲ通路１０２９内を流れる
ＥＧＲガスは空冷によって冷却される。それゆえ、第２
のＥＧＲ通路１０２９は第１のＥＧＲ通路２９よりもＥ
ＧＲガスの冷却能力が低い。
排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７と
は第１の排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２
９を介して互いに連結され、第１のＥＧＲ通路２９内に
は第１のステップモータ３０により駆動される第１のＥ
ＧＲ制御弁３１が配置される。また、第１のＥＧＲ通路
２９内には第１のＥＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガス
を冷却するためのインタークーラ３２が配置される。図
１に示される実施形態では機関冷却水がインタークーラ
３２内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷
却される。更に、触媒コンバータ２６の出口部に連結さ
れた排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１
７とは、第１のＥＧＲ通路２９に並列して設けられた第
２のＥＧＲ通路１０２９を介して互いに連結され、第２
のＥＧＲ通路１０２９内には第２のステップモータ１０
３０により駆動される第２のＥＧＲ制御弁１０３１が配
置される。第２のＥＧＲ通路１０２９にはインタークー
ラは設けられず、第２のＥＧＲ通路１０２９内を流れる
ＥＧＲガスは空冷によって冷却される。それゆえ、第２
のＥＧＲ通路１０２９は第１のＥＧＲ通路２９よりもＥ
ＧＲガスの冷却能力が低い。
【００４７】一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結さ
れる。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づ
いてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結さ
れる。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づ
いてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
【００４８】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応
するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏込
み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が
接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、
入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回
転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２
が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回
路４８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステ
ップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３
０及び１０３１、並びに燃料ポンプ３５に接続される。
ータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応
するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏込
み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が
接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、
入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回
転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２
が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回
路４８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステ
ップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３
０及び１０３１、並びに燃料ポンプ３５に接続される。
【００４９】図２は機関低負荷運転時にスロットル弁２
０の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃比
Ａ／Ｆ（図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ＥＧＲ率
が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下のときに
はＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
０の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃比
Ａ／Ｆ（図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ＥＧＲ率
が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下のときに
はＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
【００５０】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。
【００５１】図３（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが２１付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧変
化を示しており、図３（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の燃焼
圧の変化を示している。図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１８付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の燃焼
圧の変化を示している。図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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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。
【００５５】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。
【００５６】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室５から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室５内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室５から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室５内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
【００５７】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。
【００５８】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。
【００５９】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。
【００６０】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
が強力となり、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
が強力となり、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。
【００６１】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。
【００６２】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。
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。
【００６３】一方、図５の曲線Ｂで示されるようにＥＧ
Ｒ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。
Ｒ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。
【００６４】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。
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。
【００６５】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。
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。
【００６６】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い
る。
【００６７】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に示す実施形態では
７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸入さ
れた全吸入ガス量を図６において実線Ｘとし、この全吸
入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図
６に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス
温度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯く
して煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯｘ
発生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従って
ＮＯｘの発生量は極めて少量となる。
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に示す実施形態では
７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸入さ
れた全吸入ガス量を図６において実線Ｘとし、この全吸
入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図
６に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス
温度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯く
して煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯｘ
発生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従って
ＮＯｘの発生量は極めて少量となる。
【００６８】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。
【００６９】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限はＹであ
り、従って図６において要求負荷がＬo よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がＬo よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷がＬo より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限はＹであ
り、従って図６において要求負荷がＬo よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がＬo よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷がＬo より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
【００７０】ところが図１に示されるようにＥＧＲ通路
２９，１０２９を介して過給機の入口側即ち排気ターボ
チャージャ１５の空気吸込管１７内にＥＧＲガスを再循
環させると要求負荷がＬo よりも大きい領域においてＥ
ＧＲ率を５５パーセント以上、例えば７０パーセントに
維持することができ、斯くして燃料およびその周囲のガ
ス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持する
ことができる。即ち、空気吸込管１７内におけるＥＧＲ
率が例えば７０パーセントになるようにＥＧＲガスを再
循環させれば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ
１６により昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も７０パーセ
ントとなり、斯くしてコンプレッサ１６により昇圧しう
る限度まで燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成さ
れる温度よりも低い温度に維持することができる。従っ
て、低温燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域
を拡大することができることになる。要求負荷がＬo よ
りも大きい領域でＥＧＲ率を５５パーセント以上にする
際にはＥＧＲ制御弁３１又は１０３１が全開せしめられ
る、スロットル弁２０が若干閉弁せしめられる。
２９，１０２９を介して過給機の入口側即ち排気ターボ
チャージャ１５の空気吸込管１７内にＥＧＲガスを再循
環させると要求負荷がＬo よりも大きい領域においてＥ
ＧＲ率を５５パーセント以上、例えば７０パーセントに
維持することができ、斯くして燃料およびその周囲のガ
ス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持する
ことができる。即ち、空気吸込管１７内におけるＥＧＲ
率が例えば７０パーセントになるようにＥＧＲガスを再
循環させれば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ
１６により昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も７０パーセ
ントとなり、斯くしてコンプレッサ１６により昇圧しう
る限度まで燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成さ
れる温度よりも低い温度に維持することができる。従っ
て、低温燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域
を拡大することができることになる。要求負荷がＬo よ
りも大きい領域でＥＧＲ率を５５パーセント以上にする
際にはＥＧＲ制御弁３１又は１０３１が全開せしめられ
る、スロットル弁２０が若干閉弁せしめられる。
【００７１】前述したように図６は燃料を理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図６に示
される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッチに
しても煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.
m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量を図
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１０p.p.m 前後又はそれ以下にす
ることができる。
もとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図６に示
される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッチに
しても煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.
m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量を図
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１０p.p.m 前後又はそれ以下にす
ることができる。
【００７２】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。
【００７３】このように、低温燃焼が行われているとき
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、ＮＯｘの発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、ＮＯｘの発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
【００７４】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施形態では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で
停止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼
を行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少い燃焼のことを言う。
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施形態では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で
停止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼
を行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少い燃焼のことを言う。
【００７５】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の運転領域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５０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の運転領域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５０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。
【００７６】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、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。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、再び低温燃焼が行われる。
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷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、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。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、再び低温燃焼が行われる。
【００７７】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の二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域IIの高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の二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域IIの高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。
【００７８】ところで機関の運転領域が第１の運転領域
Ｉにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。この
とき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒２５により良好に酸化せしめられる。
Ｉにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。この
とき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒２５により良好に酸化せしめられる。
【００７９】触媒２５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。
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。
【００８０】このＮＯｘ吸収剤は例えばアルミナを担体
とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮ
ａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金
属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土
類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが
担持されている。
とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮ
ａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金
属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土
類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが
担持されている。
【００８１】酸化触媒はもとより、三元触媒およびＮＯ
ｘ吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く
三元触媒およびＮＯｘ吸収剤を触媒２５として用いるこ
とができる。
ｘ吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く
三元触媒およびＮＯｘ吸収剤を触媒２５として用いるこ
とができる。
【００８２】図８は空燃比センサ２７の出力を示してい
る。図８に示されるように空燃比センサ２７の出力電流
Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比セン
サ２７の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。
る。図８に示されるように空燃比センサ２７の出力電流
Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比セン
サ２７の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。
【００８３】次に図９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。
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。
【００８４】図９は要求負荷Ｌに対するスロットル弁２
０の開度、ＥＧＲ制御弁３１の開度、ＥＧＲ率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図９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２０の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉
近くから２／３開度程度まで徐々に増大せしめられ、Ｅ
ＧＲ制御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて
全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、
図９に示される例では第１の運転領域ＩではＥＧＲ率が
ほぼ７０パーセントとされており、空燃比はわずかばか
りリーンなリーン空燃比とされている。
０の開度、ＥＧＲ制御弁３１の開度、ＥＧＲ率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図９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２０の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉
近くから２／３開度程度まで徐々に増大せしめられ、Ｅ
ＧＲ制御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて
全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、
図９に示される例では第１の運転領域ＩではＥＧＲ率が
ほぼ７０パーセントとされており、空燃比はわずかばか
りリーンなリーン空燃比とされている。
【００８５】言い換えると第１の運転領域ＩではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁２０の
開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度が制御される。ま
た、第１の運転領域Ｉでは圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴
射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは要求負荷
Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも噴
射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁２０の
開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度が制御される。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。
【００８６】なお、アイドル運転時にはスロットル弁２
０は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁３１
も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２０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、アイドル運転時
には機関本体１の振動を抑制するためにスロットル弁２
０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
０は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁３１
も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２０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、アイドル運転時
には機関本体１の振動を抑制するためにスロットル弁２
０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００８７】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２０の開
度が２／３開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図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。
から第２の運転領域IIに変わるとスロットル弁２０の開
度が２／３開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図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。
【００８８】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。この第２の運転領域IIではスロット
ル弁２０は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制
御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではＥＧＲ率は要求負荷
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。この第２の運転領域IIではスロット
ル弁２０は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制
御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではＥＧＲ率は要求負荷
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。
【００８９】図１０（Ａ）は第１の運転領域Ｉにおける
目標空燃比Ａ／Ｆを示している。図１０（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，
Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々目標空燃比が１
５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図１０
（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が低くなるほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとされ
る。
目標空燃比Ａ／Ｆを示している。図１０（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，
Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々目標空燃比が１
５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図１０
（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が低くなるほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとされ
る。
【００９０】即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少くなる。従って要求負荷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
１０（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつ
れて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比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形態
では要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが
大きくされる。
る発熱量が少くなる。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
１０（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつ
れて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比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形態
では要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが
大きくされる。
【００９１】なお、図１０（Ａ）に示される目標空燃比
Ａ／Ｆは図１０（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ＲＯＭ４
２内に記憶されている。また、空燃比を図１０（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２
０の目標開度ＳＴが図１１（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ＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比を図１０
（Ａ）に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な第１の
ＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ制御弁１
０３１の開度ＳＥＨとの合計である目標合計開度ＳＥが
図１１（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ＲＯＭ４２内に記
憶されている。第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬと
第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度ＳＥＨとの比につい
ては、後で詳細に説明する。
Ａ／Ｆは図１０（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ＲＯＭ４
２内に記憶されている。また、空燃比を図１０（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２
０の目標開度ＳＴが図１１（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ＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比を図１０
（Ａ）に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な第１の
ＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ制御弁１
０３１の開度ＳＥＨとの合計である目標合計開度ＳＥが
図１１（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ＲＯＭ４２内に記
憶されている。第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬと
第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度ＳＥＨとの比につい
ては、後で詳細に説明する。
【００９２】図１２（Ａ）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Ａ
／Ｆを示している。なお、図１２（Ａ）においてＡ／Ｆ
＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で
示される各曲線は夫々目標空燃比２４，３５，４５，６
０を示している。図１２（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図１２（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ＲＯＭ４２
内に記憶されている。また、空燃比を図１２（Ａ）に示
す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２０
の目標開度ＳＴが図１３（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
ＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比を図１２（Ａ）
に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な第１のＥＧＲ
制御弁３１の開度ＳＥＬとなる目標開度ＳＥが図１３
（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ＲＯＭ４２内に記憶され
ている。
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比Ａ
／Ｆを示している。なお、図１２（Ａ）においてＡ／Ｆ
＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で
示される各曲線は夫々目標空燃比２４，３５，４５，６
０を示している。図１２（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図１２（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ＲＯＭ４２
内に記憶されている。また、空燃比を図１２（Ａ）に示
す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２０
の目標開度ＳＴが図１３（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
ＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比を図１２（Ａ）
に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な第１のＥＧＲ
制御弁３１の開度ＳＥＬとなる目標開度ＳＥが図１３
（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ＲＯＭ４２内に記憶され
ている。
【００９３】また、第２の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図１４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ＲＯＭ４２内に記憶されている。
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図１４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ＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００９４】次に、低温燃焼が行われるときのＥＧＲガ
スの温度、空燃比Ａ／Ｆ、要求負荷Ｌ及び燃料噴射時期
の関係について説明する。図１５は低温燃焼が行われる
ときに空燃比Ａ／Ｆ及びＥＧＲガスの冷却方法を変更し
たそれぞれの場合の要求負荷Ｌと噴射時期との関係を示
したグラフである。図１５において、実線Ａは空燃比Ａ
／Ｆが１７であって空冷されたＥＧＲガスを燃焼室内に
供給したときの要求負荷Ｌと噴射時期との関係を示して
おり、破線Ｂは空燃比Ａ／Ｆが１２であって空冷された
ＥＧＲガスを燃焼室内に供給したときの要求負荷Ｌと噴
射時期との関係を示しており、実線Ｃは空燃比Ａ／Ｆが
１７であって水冷されたＥＧＲガスを燃焼室内に供給し
たときの要求負荷Ｌと噴射時期との関係を示しており、
破線Ｄは空燃比Ａ／Ｆが１２であって水冷されたＥＧＲ
ガスを燃焼室内に供給したときの要求負荷Ｌと噴射時期
との関係を示している。
スの温度、空燃比Ａ／Ｆ、要求負荷Ｌ及び燃料噴射時期
の関係について説明する。図１５は低温燃焼が行われる
ときに空燃比Ａ／Ｆ及びＥＧＲガスの冷却方法を変更し
たそれぞれの場合の要求負荷Ｌと噴射時期との関係を示
したグラフである。図１５において、実線Ａは空燃比Ａ
／Ｆが１７であって空冷されたＥＧＲガスを燃焼室内に
供給したときの要求負荷Ｌと噴射時期との関係を示して
おり、破線Ｂは空燃比Ａ／Ｆが１２であって空冷された
ＥＧＲガスを燃焼室内に供給したときの要求負荷Ｌと噴
射時期との関係を示しており、実線Ｃは空燃比Ａ／Ｆが
１７であって水冷されたＥＧＲガスを燃焼室内に供給し
たときの要求負荷Ｌと噴射時期との関係を示しており、
破線Ｄは空燃比Ａ／Ｆが１２であって水冷されたＥＧＲ
ガスを燃焼室内に供給したときの要求負荷Ｌと噴射時期
との関係を示している。
【００９５】図１５に示すように、燃焼室内に供給され
るＥＧＲガスの温度が変化すると最適な噴射時期が変化
する。また、燃焼時の空燃比Ａ／Ｆが変化しても最適な
噴射時期が変化する。また、要求負荷Ｌによっても最適
な噴射時期が変化する。詳細には、ＥＧＲガスが空冷に
より冷却される時、要求負荷Ｌが高くなると煤が発生し
てしまう。つまり、ＥＧＲガスの冷却能力が低い時に
は、中低負荷の下でなければ低温燃焼を実行できない。
一方、ＥＧＲガスが水冷により冷却される時は、高負荷
の下でも煤は発生せず、低温燃焼を実行可能である。と
ころが、空燃比Ａ／Ｆがリッチになると要求噴射時期が
進み側になってしまい、噴射された燃焼が燃焼に使用さ
れることなくボアに付着してしまう。噴射時期を進めな
い場合には燃料供給が遅れてしまい失火してしまう。ま
た、ＥＧＲガスが水冷により冷却されるときには、ＥＧ
Ｒガスが空冷により冷却されるときに比べ、低負荷領域
において、空燃比Ａ／Ｆが１２の時の噴射時期と空燃比
Ａ／Ｆが１７の時の噴射時期との差が大きくなり過ぎて
しまう。そのため、低負荷領域においてＥＧＲガスが水
冷により冷却されている場合、低温燃焼から通常燃焼に
燃焼が切り換わったときに噴射時期が進み過ぎてしま
い、ノック音が発生し易くなってしまう。
るＥＧＲガスの温度が変化すると最適な噴射時期が変化
する。また、燃焼時の空燃比Ａ／Ｆが変化しても最適な
噴射時期が変化する。また、要求負荷Ｌによっても最適
な噴射時期が変化する。詳細には、ＥＧＲガスが空冷に
より冷却される時、要求負荷Ｌが高くなると煤が発生し
てしまう。つまり、ＥＧＲガスの冷却能力が低い時に
は、中低負荷の下でなければ低温燃焼を実行できない。
一方、ＥＧＲガスが水冷により冷却される時は、高負荷
の下でも煤は発生せず、低温燃焼を実行可能である。と
ころが、空燃比Ａ／Ｆがリッチになると要求噴射時期が
進み側になってしまい、噴射された燃焼が燃焼に使用さ
れることなくボアに付着してしまう。噴射時期を進めな
い場合には燃料供給が遅れてしまい失火してしまう。ま
た、ＥＧＲガスが水冷により冷却されるときには、ＥＧ
Ｒガスが空冷により冷却されるときに比べ、低負荷領域
において、空燃比Ａ／Ｆが１２の時の噴射時期と空燃比
Ａ／Ｆが１７の時の噴射時期との差が大きくなり過ぎて
しまう。そのため、低負荷領域においてＥＧＲガスが水
冷により冷却されている場合、低温燃焼から通常燃焼に
燃焼が切り換わったときに噴射時期が進み過ぎてしま
い、ノック音が発生し易くなってしまう。
【００９６】以上の理由から、低温燃焼が行われる時に
は、要求負荷Ｌに応じて燃焼室内に供給されるＥＧＲガ
スの温度を適切な温度に調整する必要がある。それゆ
え、本実施形態では、図１に示したように、ＥＧＲガス
の冷却能力の高い第１のＥＧＲ通路２９と、第１のＥＧ
Ｒ通路２９を流れるＥＧＲガスの量を制御可能な第１の
ＥＧＲ制御弁３１と、ＥＧＲガスの冷却能力の低い第２
のＥＧＲ通路１０２９と、第２のＥＧＲ通路１０２９を
流れるＥＧＲガスの量を制御可能な第２のＥＧＲ制御弁
１０３１とが設けられており、低温燃焼が行われる時
に、要求負荷Ｌに基づいて第１のＥＧＲ通路２９を流れ
る低温のＥＧＲガスの量と第２のＥＧＲ通路１０２９を
流れる高温のＥＧＲガスの量とが制御される。
は、要求負荷Ｌに応じて燃焼室内に供給されるＥＧＲガ
スの温度を適切な温度に調整する必要がある。それゆ
え、本実施形態では、図１に示したように、ＥＧＲガス
の冷却能力の高い第１のＥＧＲ通路２９と、第１のＥＧ
Ｒ通路２９を流れるＥＧＲガスの量を制御可能な第１の
ＥＧＲ制御弁３１と、ＥＧＲガスの冷却能力の低い第２
のＥＧＲ通路１０２９と、第２のＥＧＲ通路１０２９を
流れるＥＧＲガスの量を制御可能な第２のＥＧＲ制御弁
１０３１とが設けられており、低温燃焼が行われる時
に、要求負荷Ｌに基づいて第１のＥＧＲ通路２９を流れ
る低温のＥＧＲガスの量と第２のＥＧＲ通路１０２９を
流れる高温のＥＧＲガスの量とが制御される。
【００９７】詳細には、要求負荷Ｌが低い時には、第１
のＥＧＲ通路２９を流れる低温のＥＧＲガスの量が減少
されると共に第２のＥＧＲ通路１０２９を流れる高温の
ＥＧＲガスの量が増加され、つまり、第１のＥＧＲ制御
弁３１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開
度ＳＥＨとの比ＳＥＬ／ＳＥＨが小さくされ、燃焼室内
には比較的高温のＥＧＲガスが供給される。その結果、
噴射時期が進み過ぎてしまうことを回避でき、それゆ
え、噴射された燃料が燃焼に使用されることなくボアに
付着してしまうこと、及び燃料供給が遅れて失火してし
まうことを回避できる。
のＥＧＲ通路２９を流れる低温のＥＧＲガスの量が減少
されると共に第２のＥＧＲ通路１０２９を流れる高温の
ＥＧＲガスの量が増加され、つまり、第１のＥＧＲ制御
弁３１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開
度ＳＥＨとの比ＳＥＬ／ＳＥＨが小さくされ、燃焼室内
には比較的高温のＥＧＲガスが供給される。その結果、
噴射時期が進み過ぎてしまうことを回避でき、それゆ
え、噴射された燃料が燃焼に使用されることなくボアに
付着してしまうこと、及び燃料供給が遅れて失火してし
まうことを回避できる。
【００９８】一方、要求負荷Ｌが高い時には、第１のＥ
ＧＲ通路２９を流れる低温のＥＧＲガスの量が増加され
ると共に第２のＥＧＲ通路１０２９を流れる高温のＥＧ
Ｒガスの量が減少され、つまり、第１のＥＧＲ制御弁３
１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度Ｓ
ＥＨとの比ＳＥＬ／ＳＥＨが大きくされ、燃焼室内には
比較的低温のＥＧＲガスが供給される。その結果、煤が
発生してしまうことを回避できる。
ＧＲ通路２９を流れる低温のＥＧＲガスの量が増加され
ると共に第２のＥＧＲ通路１０２９を流れる高温のＥＧ
Ｒガスの量が減少され、つまり、第１のＥＧＲ制御弁３
１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度Ｓ
ＥＨとの比ＳＥＬ／ＳＥＨが大きくされ、燃焼室内には
比較的低温のＥＧＲガスが供給される。その結果、煤が
発生してしまうことを回避できる。
【００９９】次に図１６を参照しつつ本実施形態の運転
制御について説明する。図１６を参照すると、まず初め
にステップ１００において機関の運転状態が第１の運転
領域Ｉであることを示すフラグＩがセットされているか
否かが判別される。フラグＩがセットされているとき、
即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであるときには
ステップ１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１
（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ
１（Ｎ）のときにはステップ１０５に進んで低温燃焼が
行われる。ステップ１０１においてＬ＞Ｘ（Ｎ）になっ
たと判別されたときにはステップ１０２に進んでフラグ
Ｉがリセットされ、次いでステップ１１３に進んで第２
の燃焼が行われる。
制御について説明する。図１６を参照すると、まず初め
にステップ１００において機関の運転状態が第１の運転
領域Ｉであることを示すフラグＩがセットされているか
否かが判別される。フラグＩがセットされているとき、
即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであるときには
ステップ１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１
（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ
１（Ｎ）のときにはステップ１０５に進んで低温燃焼が
行われる。ステップ１０１においてＬ＞Ｘ（Ｎ）になっ
たと判別されたときにはステップ１０２に進んでフラグ
Ｉがリセットされ、次いでステップ１１３に進んで第２
の燃焼が行われる。
【０１００】一方、スロットル１００においてフラグＩ
がセットされていないとき、即ち機関の運転状態が第２
の運転領域IIであるときにはステップ１０３に進んで要
求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか否か
が判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ１１３
に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。
ステップ１０３においてＬ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別さ
れたときにはステップ１０４に進んでフラグＩがセット
され、次いでステップ１０５に進んで低温燃焼が行われ
る。
がセットされていないとき、即ち機関の運転状態が第２
の運転領域IIであるときにはステップ１０３に進んで要
求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか否か
が判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ１１３
に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。
ステップ１０３においてＬ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別さ
れたときにはステップ１０４に進んでフラグＩがセット
され、次いでステップ１０５に進んで低温燃焼が行われ
る。
【０１０１】ステップ１０５では図１１（Ａ）に示すマ
ップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、
スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。
次いでステップ１０６では図１１（Ｂ）に示すマップか
ら第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ
制御弁１０３１の開度ＳＥＨとの合計である目標合計開
度ＳＥ（＝ＳＥＬ＋ＳＥＨ）が算出される。次いでステ
ップ１０７では要求負荷ＬがＬ１よりも高いか否か、つ
まり、要求負荷Ｌが高負荷であるか、あるいは低負荷で
あるかが判別され、高負荷のときにはステップ１０８に
進み、低負荷のときにはステップ１０９に進む。ステッ
プ１０８では第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬと第
２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度ＳＥＨとの比がＲ１に
設定され（ＳＥＬ／ＳＥＨ←Ｒ１）、ステップ１０９で
は第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ
制御弁１０３１の開度ＳＥＨとの比がＲ１よりも小さい
Ｒ２に設定される（ＳＥＬ／ＳＥＨ←Ｒ２）。つまり、
高負荷のときには、低負荷のときよりも、目標合計開度
ＳＥ（＝ＳＥＬ＋ＳＥＨ）中に占める第１のＥＧＲ制御
弁３１の開度ＳＥＬの割合が大きくされる。その結果、
燃焼室内に低温のＥＧＲガスを供給することができる。
一方、低負荷のときには、高負荷のときよりも、合計開
度ＳＥ（＝ＳＥＬ＋ＳＥＨ）中に占める第２のＥＧＲ制
御弁１０３１の開度ＳＥＨの割合が大きくされる。その
結果、燃焼室内に高温のＥＧＲガスを供給することがで
きる。
ップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、
スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。
次いでステップ１０６では図１１（Ｂ）に示すマップか
ら第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ
制御弁１０３１の開度ＳＥＨとの合計である目標合計開
度ＳＥ（＝ＳＥＬ＋ＳＥＨ）が算出される。次いでステ
ップ１０７では要求負荷ＬがＬ１よりも高いか否か、つ
まり、要求負荷Ｌが高負荷であるか、あるいは低負荷で
あるかが判別され、高負荷のときにはステップ１０８に
進み、低負荷のときにはステップ１０９に進む。ステッ
プ１０８では第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬと第
２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度ＳＥＨとの比がＲ１に
設定され（ＳＥＬ／ＳＥＨ←Ｒ１）、ステップ１０９で
は第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ
制御弁１０３１の開度ＳＥＨとの比がＲ１よりも小さい
Ｒ２に設定される（ＳＥＬ／ＳＥＨ←Ｒ２）。つまり、
高負荷のときには、低負荷のときよりも、目標合計開度
ＳＥ（＝ＳＥＬ＋ＳＥＨ）中に占める第１のＥＧＲ制御
弁３１の開度ＳＥＬの割合が大きくされる。その結果、
燃焼室内に低温のＥＧＲガスを供給することができる。
一方、低負荷のときには、高負荷のときよりも、合計開
度ＳＥ（＝ＳＥＬ＋ＳＥＨ）中に占める第２のＥＧＲ制
御弁１０３１の開度ＳＥＨの割合が大きくされる。その
結果、燃焼室内に高温のＥＧＲガスを供給することがで
きる。
【０１０２】ステップ１０７からステップ１０９によ
り、要求負荷Ｌに応じて第１のＥＧＲ通路２９を流れる
ＥＧＲガスの量及び第２のＥＧＲ通路１０２９を流れる
ＥＧＲガスの量を制御することができる。その結果、燃
焼室５内に供給されるＥＧＲガスの温度を適切な温度に
調整することができ、それゆえ、低温燃焼を行うことが
できる燃焼条件を満たすことが容易になる。
り、要求負荷Ｌに応じて第１のＥＧＲ通路２９を流れる
ＥＧＲガスの量及び第２のＥＧＲ通路１０２９を流れる
ＥＧＲガスの量を制御することができる。その結果、燃
焼室５内に供給されるＥＧＲガスの温度を適切な温度に
調整することができ、それゆえ、低温燃焼を行うことが
できる燃焼条件を満たすことが容易になる。
【０１０３】尚、本実施形態では、第１のＥＧＲ制御弁
３１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度
ＳＥＨとの比が、高負荷の場合と低負荷の場合とでそれ
ぞれ固定値とされているが、他の実施形態では、第１の
ＥＧＲ制御弁の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ制御弁の開度
ＳＥＨとの比を要求負荷に応じてリニアに変更してもよ
い。
３１の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度
ＳＥＨとの比が、高負荷の場合と低負荷の場合とでそれ
ぞれ固定値とされているが、他の実施形態では、第１の
ＥＧＲ制御弁の開度ＳＥＬと第２のＥＧＲ制御弁の開度
ＳＥＨとの比を要求負荷に応じてリニアに変更してもよ
い。
【０１０４】本実施形態の説明に戻り、次いでステップ
１１０では質量流量検出器２１により検出された吸入空
気の質量流量（以下、単に吸入空気量と称す）Ｇａが取
込まれ、次いでステップ１１１では図１０（Ｂ）に示す
マップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステ
ップ１１２では吸入空気量Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基
づいて空燃比を目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な燃料
噴射量Ｑが算出される。
１１０では質量流量検出器２１により検出された吸入空
気の質量流量（以下、単に吸入空気量と称す）Ｇａが取
込まれ、次いでステップ１１１では図１０（Ｂ）に示す
マップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステ
ップ１１２では吸入空気量Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基
づいて空燃比を目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な燃料
噴射量Ｑが算出される。
【０１０５】このように低温燃焼が行われているときに
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度および第１のＥＧＲ制御弁３１の開度と第
２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度との合計開度がただち
に要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度Ｓ
Ｔ，ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が増
大せしめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに増
大せしめられる。
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度および第１のＥＧＲ制御弁３１の開度と第
２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度との合計開度がただち
に要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度Ｓ
Ｔ，ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が増
大せしめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに増
大せしめられる。
【０１０６】一方、スロットル弁２０の開度又は第１の
ＥＧＲ制御弁３１の開度及び第２のＥＧＲ制御弁１０３
１の開度が変化して吸入空気量が変化すると、この吸入
空気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検出さ
れ、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料噴射
量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に変化
した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることになる。
ＥＧＲ制御弁３１の開度及び第２のＥＧＲ制御弁１０３
１の開度が変化して吸入空気量が変化すると、この吸入
空気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検出さ
れ、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料噴射
量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に変化
した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることになる。
【０１０７】第２の燃焼が行われるステップ１１３では
図１４に示されるマップから目標燃料噴射量Ｑが算出さ
れ、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Ｑとされる。次い
でステップ１１４では図１３（Ａ）に示すマップからス
ロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出される。次いでス
テップ１１５では図１３（Ｂ）に示すマップから第１の
ＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出されると共に、
第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬがこの目標開度Ｓ
Ｅとされる。第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度ＳＥＨ
は零とされる。尚、本実施形態では第１のＥＧＲ通路２
９のみを介して燃焼室５内にＥＧＲガスが供給されてい
るが、他の実施形態では、第１のＥＧＲ通路２９及び第
２のＥＧＲ通路１０２９の両方を介して燃焼室５内にＥ
ＧＲガスを供給することも可能である。その場合、第２
の燃焼の下では要求負荷に応じてＥＧＲガスの温度を変
更する必要性がないため、第１のＥＧＲ制御弁の開度と
第２のＥＧＲ制御弁の開度との比は固定値とされる。
図１４に示されるマップから目標燃料噴射量Ｑが算出さ
れ、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Ｑとされる。次い
でステップ１１４では図１３（Ａ）に示すマップからス
ロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出される。次いでス
テップ１１５では図１３（Ｂ）に示すマップから第１の
ＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出されると共に、
第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥＬがこの目標開度Ｓ
Ｅとされる。第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度ＳＥＨ
は零とされる。尚、本実施形態では第１のＥＧＲ通路２
９のみを介して燃焼室５内にＥＧＲガスが供給されてい
るが、他の実施形態では、第１のＥＧＲ通路２９及び第
２のＥＧＲ通路１０２９の両方を介して燃焼室５内にＥ
ＧＲガスを供給することも可能である。その場合、第２
の燃焼の下では要求負荷に応じてＥＧＲガスの温度を変
更する必要性がないため、第１のＥＧＲ制御弁の開度と
第２のＥＧＲ制御弁の開度との比は固定値とされる。
【０１０８】本実施形態の説明に戻り、次いでステップ
１１６では質量流量検出器２１により検出された吸入空
気量Ｇａが取込まれる。次いでステップ１１７では燃料
噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａから実際の空燃比（Ａ／Ｆ）
R が算出される。次いでステップ１１８では図１２
（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出され
る。次いでステップ１１９では実際の空燃比（Ａ／Ｆ）
R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大きいか否かが判別され
る。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときにはステップ１２０に
進んでスロットル開度の補正値ΔＳＴが一定値αだけ減
少せしめられ、次いでステップ１２２へ進む。これに対
して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときにはステップ１２１に
進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ増大せしめられ、次
いでステップ１２２に進む。ステップ１２２ではスロッ
トル弁２０の目標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算するこ
とにより最終的な目標開度ＳＴが算出され、スロットル
弁２０の開度がこの最終的な目標開度ＳＴとされる。即
ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆとな
るようにスロットル弁２０の開度が制御される。
１１６では質量流量検出器２１により検出された吸入空
気量Ｇａが取込まれる。次いでステップ１１７では燃料
噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａから実際の空燃比（Ａ／Ｆ）
R が算出される。次いでステップ１１８では図１２
（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出され
る。次いでステップ１１９では実際の空燃比（Ａ／Ｆ）
R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大きいか否かが判別され
る。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときにはステップ１２０に
進んでスロットル開度の補正値ΔＳＴが一定値αだけ減
少せしめられ、次いでステップ１２２へ進む。これに対
して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときにはステップ１２１に
進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ増大せしめられ、次
いでステップ１２２に進む。ステップ１２２ではスロッ
トル弁２０の目標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算するこ
とにより最終的な目標開度ＳＴが算出され、スロットル
弁２０の開度がこの最終的な目標開度ＳＴとされる。即
ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆとな
るようにスロットル弁２０の開度が制御される。
【０１０９】このように第２の燃焼が行われているとき
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
【０１１０】一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
【０１１１】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比を第１のＥＧＲ制御弁３１の開度及
び第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度を変化させること
によって制御することもできる。
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比を第１のＥＧＲ制御弁３１の開度及
び第２のＥＧＲ制御弁１０３１の開度を変化させること
によって制御することもできる。
【０１１２】以下、本発明の第二の実施形態について説
明する。図１７は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第二の実施形態を示している。図１７に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図１７に示すように、触媒コンバータ２６の出口部
に連結された排気管２８とスロットル弁２０下流の空気
吸込管１７とは第１のＥＧＲ通路２９を介して互いに連
結され、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のステップモ
ータ３０により駆動される第１のＥＧＲ制御弁３１が配
置される。また、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のＥ
ＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのイ
ンタークーラ３２が配置される。図１７に示される実施
形態では機関冷却水がインタークーラ３２内に導びか
れ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。更
に、触媒コンバータ２６の出口部に連結された排気管２
８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７とは、第１
のＥＧＲ通路２９と同様に構成されると共に第１のＥＧ
Ｒ通路２９に並列して配置された第２のＥＧＲ通路２０
２９を介して互いに連結される。第２のＥＧＲ通路２０
２９内には、第１のステップモータ３０と同様に構成さ
れた第２のステップモータ２０３０により駆動される第
１のＥＧＲ制御弁３１と同様に構成された第２のＥＧＲ
制御弁２０３１が配置される。また、第２のＥＧＲ通路
２０２９内には第２のＥＧＲ通路２０２９内を流れるＥ
ＧＲガスを冷却するためにインタークーラ３２と同様に
構成されたインタークーラ２０３２が配置される。
明する。図１７は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第二の実施形態を示している。図１７に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図１７に示すように、触媒コンバータ２６の出口部
に連結された排気管２８とスロットル弁２０下流の空気
吸込管１７とは第１のＥＧＲ通路２９を介して互いに連
結され、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のステップモ
ータ３０により駆動される第１のＥＧＲ制御弁３１が配
置される。また、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のＥ
ＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのイ
ンタークーラ３２が配置される。図１７に示される実施
形態では機関冷却水がインタークーラ３２内に導びか
れ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。更
に、触媒コンバータ２６の出口部に連結された排気管２
８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７とは、第１
のＥＧＲ通路２９と同様に構成されると共に第１のＥＧ
Ｒ通路２９に並列して配置された第２のＥＧＲ通路２０
２９を介して互いに連結される。第２のＥＧＲ通路２０
２９内には、第１のステップモータ３０と同様に構成さ
れた第２のステップモータ２０３０により駆動される第
１のＥＧＲ制御弁３１と同様に構成された第２のＥＧＲ
制御弁２０３１が配置される。また、第２のＥＧＲ通路
２０２９内には第２のＥＧＲ通路２０２９内を流れるＥ
ＧＲガスを冷却するためにインタークーラ３２と同様に
構成されたインタークーラ２０３２が配置される。
【０１１３】次に本実施形態の内燃機関が図１７に示し
たように構成される理由について説明する。低温燃焼は
第２の燃焼（従来の燃焼方法による燃焼）に比べて燃焼
を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのため、低温
燃焼が行われる時には、その厳しい燃焼条件を満たすた
めに、燃焼室内に供給されるＥＧＲガスの量を微調整す
る必要がある。一方、全開時の断面積が大きい弁によっ
てその弁を通過するガスの量を微調整するのは、全開時
の断面積が小さい弁によってその弁を通過するガスの量
を微調整するよりも困難であるという背景がある。それ
ゆえ、本実施形態では、ＥＧＲ通路を第１のＥＧＲ通路
２９と第２のＥＧＲ通路２０２９とに分割し、低温燃焼
が行われる時に、要求負荷に基づいて、第１のＥＧＲ通
路２９を流れるＥＧＲガスの量及び第２のＥＧＲ通路２
０２９を流れるＥＧＲガスの量が制御される。つまり、
一のＥＧＲ通路しか設けられていない場合よりも全開時
の断面積が小さいＥＧＲ制御弁３１及び２０３１によっ
てＥＧＲガスの量の微調整が行われる。その結果、燃焼
室内に供給されるＥＧＲガスの量を、一のＥＧＲ通路し
か設けられていない場合よりも高精度に微調整すること
ができる。それゆえ、低温燃焼を行うことができる燃焼
条件を満たすことが容易になる。
たように構成される理由について説明する。低温燃焼は
第２の燃焼（従来の燃焼方法による燃焼）に比べて燃焼
を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのため、低温
燃焼が行われる時には、その厳しい燃焼条件を満たすた
めに、燃焼室内に供給されるＥＧＲガスの量を微調整す
る必要がある。一方、全開時の断面積が大きい弁によっ
てその弁を通過するガスの量を微調整するのは、全開時
の断面積が小さい弁によってその弁を通過するガスの量
を微調整するよりも困難であるという背景がある。それ
ゆえ、本実施形態では、ＥＧＲ通路を第１のＥＧＲ通路
２９と第２のＥＧＲ通路２０２９とに分割し、低温燃焼
が行われる時に、要求負荷に基づいて、第１のＥＧＲ通
路２９を流れるＥＧＲガスの量及び第２のＥＧＲ通路２
０２９を流れるＥＧＲガスの量が制御される。つまり、
一のＥＧＲ通路しか設けられていない場合よりも全開時
の断面積が小さいＥＧＲ制御弁３１及び２０３１によっ
てＥＧＲガスの量の微調整が行われる。その結果、燃焼
室内に供給されるＥＧＲガスの量を、一のＥＧＲ通路し
か設けられていない場合よりも高精度に微調整すること
ができる。それゆえ、低温燃焼を行うことができる燃焼
条件を満たすことが容易になる。
【０１１４】尚、本実施形態では第１のＥＧＲ通路２９
と第２のＥＧＲ通路２０２９とが同様に構成されている
が、他の実施形態では第１のＥＧＲ通路の断面積と第２
のＥＧＲ通路の断面積とを異ならせることや、第１のＥ
ＧＲ制御弁の全開時の断面積と第２のＥＧＲ制御弁の全
開時の断面積とを異ならせることも可能である。
と第２のＥＧＲ通路２０２９とが同様に構成されている
が、他の実施形態では第１のＥＧＲ通路の断面積と第２
のＥＧＲ通路の断面積とを異ならせることや、第１のＥ
ＧＲ制御弁の全開時の断面積と第２のＥＧＲ制御弁の全
開時の断面積とを異ならせることも可能である。
【０１１５】以下、本発明の第三の実施形態について説
明する。図１８は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第三の実施形態を示している。図１８に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図１８に示すように、触媒コンバータ２６の入口部
に連結された排気管２４とスロットル弁２０下流の空気
吸込管１７とは第１のＥＧＲ通路３０２９を介して互い
に連結され、第１のＥＧＲ通路３０２９内には第１のス
テップモータ３０３０により駆動される第１のＥＧＲ制
御弁３０３１が配置される。また、第１のＥＧＲ通路３
０２９内には第１のＥＧＲ通路３０２９内を流れるＥＧ
Ｒガスを冷却するためのインタークーラ３０３２が配置
される。図１８に示される実施形態では機関冷却水がイ
ンタークーラ３０３２内に導びかれ、機関冷却水によっ
てＥＧＲガスが冷却される。更に、触媒コンバータ２６
の出口部に連結された排気管２８とスロットル弁２０下
流の空気吸込管１７とは、第１のＥＧＲ通路３０２９と
同様に構成されると共に第１のＥＧＲ通路３０２９に並
列して配置された第２のＥＧＲ通路３１２９を介して互
いに連結される。第２のＥＧＲ通路３１２９内には第１
のステップモータ３０３０と同様に構成された第２のス
テップモータ３１３０により駆動される第１のＥＧＲ制
御弁３０３１と同様に構成された第２のＥＧＲ制御弁３
１３１が配置される。また、第２のＥＧＲ通路３１２９
内には第２のＥＧＲ通路３１２９内を流れるＥＧＲガス
を冷却するためにインタークーラ３０３２と同様に構成
されたインタークーラ３１３２が配置される。
明する。図１８は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第三の実施形態を示している。図１８に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図１８に示すように、触媒コンバータ２６の入口部
に連結された排気管２４とスロットル弁２０下流の空気
吸込管１７とは第１のＥＧＲ通路３０２９を介して互い
に連結され、第１のＥＧＲ通路３０２９内には第１のス
テップモータ３０３０により駆動される第１のＥＧＲ制
御弁３０３１が配置される。また、第１のＥＧＲ通路３
０２９内には第１のＥＧＲ通路３０２９内を流れるＥＧ
Ｒガスを冷却するためのインタークーラ３０３２が配置
される。図１８に示される実施形態では機関冷却水がイ
ンタークーラ３０３２内に導びかれ、機関冷却水によっ
てＥＧＲガスが冷却される。更に、触媒コンバータ２６
の出口部に連結された排気管２８とスロットル弁２０下
流の空気吸込管１７とは、第１のＥＧＲ通路３０２９と
同様に構成されると共に第１のＥＧＲ通路３０２９に並
列して配置された第２のＥＧＲ通路３１２９を介して互
いに連結される。第２のＥＧＲ通路３１２９内には第１
のステップモータ３０３０と同様に構成された第２のス
テップモータ３１３０により駆動される第１のＥＧＲ制
御弁３０３１と同様に構成された第２のＥＧＲ制御弁３
１３１が配置される。また、第２のＥＧＲ通路３１２９
内には第２のＥＧＲ通路３１２９内を流れるＥＧＲガス
を冷却するためにインタークーラ３０３２と同様に構成
されたインタークーラ３１３２が配置される。
【０１１６】次に図１９を参照しつつ本実施形態の運転
制御について説明する。図１９を参照すると、まず初め
にステップ１００において機関の運転状態が第１の運転
領域Ｉであることを示すフラグＩがセットされているか
否かが判別される。フラグＩがセットされているとき、
即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであるときには
ステップ１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１
（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ
１（Ｎ）のときにはステップ１０５に進んで低温燃焼が
行われる。ステップ１０１においてＬ＞Ｘ（Ｎ）になっ
たと判別されたときにはステップ１０２に進んでフラグ
Ｉがリセットされ、次いでステップ１１３に進んで第２
の燃焼が行われる。
制御について説明する。図１９を参照すると、まず初め
にステップ１００において機関の運転状態が第１の運転
領域Ｉであることを示すフラグＩがセットされているか
否かが判別される。フラグＩがセットされているとき、
即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであるときには
ステップ１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１
（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ
１（Ｎ）のときにはステップ１０５に進んで低温燃焼が
行われる。ステップ１０１においてＬ＞Ｘ（Ｎ）になっ
たと判別されたときにはステップ１０２に進んでフラグ
Ｉがリセットされ、次いでステップ１１３に進んで第２
の燃焼が行われる。
【０１１７】一方、ステップ１００においてフラグＩが
セットされていないとき、即ち機関の運転状態が第２の
運転領域IIであるときにはステップ１０３に進んで要求
負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか否かが
判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ１１３に
進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。ス
テップ１０３においてＬ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別され
たときにはステップ１０４に進んでフラグＩがセットさ
れ、次いでステップ１０５に進んで低温燃焼が行われ
る。
セットされていないとき、即ち機関の運転状態が第２の
運転領域IIであるときにはステップ１０３に進んで要求
負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか否かが
判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ１１３に
進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。ス
テップ１０３においてＬ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別され
たときにはステップ１０４に進んでフラグＩがセットさ
れ、次いでステップ１０５に進んで低温燃焼が行われ
る。
【０１１８】ステップ１０５では図１１（Ａ）に示すマ
ップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、
スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。
次いでステップ１０６では図２０に示すマップから第１
のＥＧＲ制御弁３０３１の開度ＳＥ０又は第２のＥＧＲ
制御弁３１３１の開度ＳＥ１となる目標開度ＳＥが算出
される。図２０は機関回転数Ｎと要求負荷Ｌと目標開度
ＳＥとの関係を示した図１１（Ｂ）と同様のマップであ
る。
ップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、
スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。
次いでステップ１０６では図２０に示すマップから第１
のＥＧＲ制御弁３０３１の開度ＳＥ０又は第２のＥＧＲ
制御弁３１３１の開度ＳＥ１となる目標開度ＳＥが算出
される。図２０は機関回転数Ｎと要求負荷Ｌと目標開度
ＳＥとの関係を示した図１１（Ｂ）と同様のマップであ
る。
【０１１９】次いでステップ１９０１では要求負荷Ｌが
Ｌ３（図２０参照）より高いか否か、つまり要求負荷Ｌ
が高いか低いかが判別される。要求負荷Ｌが高いときに
は、ステップ１９０２にて第１のＥＧＲ制御弁３０３１
の開度ＳＥ０が目標開度ＳＥにされ、ステップ１９０３
にて第２のＥＧＲ制御弁３１３１の開度ＳＥ１が零にさ
れる。つまり、要求負荷Ｌが高いときには、背圧の高い
触媒２５の上流側にＥＧＲガス取り入れ口が配置された
第１のＥＧＲ通路３０２９を介してＥＧＲガスが燃焼室
５内に供給される。そのため、多量のＥＧＲガスを燃焼
室５内に容易に供給することができる。
Ｌ３（図２０参照）より高いか否か、つまり要求負荷Ｌ
が高いか低いかが判別される。要求負荷Ｌが高いときに
は、ステップ１９０２にて第１のＥＧＲ制御弁３０３１
の開度ＳＥ０が目標開度ＳＥにされ、ステップ１９０３
にて第２のＥＧＲ制御弁３１３１の開度ＳＥ１が零にさ
れる。つまり、要求負荷Ｌが高いときには、背圧の高い
触媒２５の上流側にＥＧＲガス取り入れ口が配置された
第１のＥＧＲ通路３０２９を介してＥＧＲガスが燃焼室
５内に供給される。そのため、多量のＥＧＲガスを燃焼
室５内に容易に供給することができる。
【０１２０】一方、要求負荷Ｌが低いときには、ステッ
プ１９０４にて第１のＥＧＲ制御弁３０３１の開度ＳＥ
０が零にされ、第２のＥＧＲ制御弁３１３１の開度ＳＥ
１が目標開度ＳＥにされる。つまり、要求負荷Ｌが低い
ときには、触媒２５の下流側にＥＧＲガス取り入れ口が
配置された第２のＥＧＲ通路３１２９を介してＥＧＲガ
スが燃焼室５内に供給される。触媒２５の下流側におい
て排気ガスは浄化されているため、第２のＥＧＲ通路３
１２９内のデポジットの量を少なくすることができる。
プ１９０４にて第１のＥＧＲ制御弁３０３１の開度ＳＥ
０が零にされ、第２のＥＧＲ制御弁３１３１の開度ＳＥ
１が目標開度ＳＥにされる。つまり、要求負荷Ｌが低い
ときには、触媒２５の下流側にＥＧＲガス取り入れ口が
配置された第２のＥＧＲ通路３１２９を介してＥＧＲガ
スが燃焼室５内に供給される。触媒２５の下流側におい
て排気ガスは浄化されているため、第２のＥＧＲ通路３
１２９内のデポジットの量を少なくすることができる。
【０１２１】次いでステップ１１０では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気の質量流量（以下、単に
吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１
１１では図１０（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／
Ｆが算出される。次いでステップ１１２では吸入空気量
Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空燃比
Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出される。
２１により検出された吸入空気の質量流量（以下、単に
吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１
１１では図１０（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／
Ｆが算出される。次いでステップ１１２では吸入空気量
Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空燃比
Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出される。
【０１２２】このように低温燃焼が行われているときに
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度および第１のＥＧＲ制御弁３０３１の開度
又は第２のＥＧＲ制御弁３１３１の開度がただちに要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度ＳＴ，ＳＥ
に一致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌが増大せ
しめられるとただちに燃焼室５内の空気量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度および第１のＥＧＲ制御弁３０３１の開度
又は第２のＥＧＲ制御弁３１３１の開度がただちに要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度ＳＴ，ＳＥ
に一致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌが増大せ
しめられるとただちに燃焼室５内の空気量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
【０１２３】一方、スロットル弁２０の開度又は第１の
ＥＧＲ制御弁３０３１の開度又は第２のＥＧＲ制御弁３
１３１の開度が変化して吸入空気量が変化するとこの吸
入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検出さ
れ、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料噴射
量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に変化
した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることになる。
ＥＧＲ制御弁３０３１の開度又は第２のＥＧＲ制御弁３
１３１の開度が変化して吸入空気量が変化するとこの吸
入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検出さ
れ、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料噴射
量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に変化
した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることになる。
【０１２４】第２の燃焼が行われるステップ１１３では
図１４に示されるマップから目標燃料噴射量Ｑが算出さ
れ、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Ｑとされる。次い
でステップ１１４では図１３（Ａ）に示すマップからス
ロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出される。次いでス
テップ１１５では図１３（Ｂ）に示すマップから第２の
ＥＧＲ制御弁３１３１の開度とされる目標開度ＳＥが算
出される。次いでステップ１９０６では第１のＥＧＲ制
御弁３０３１の開度ＳＥ０が零にされ、ステップ１９０
７では第２のＥＧＲ制御弁３１３１の開度ＳＥ１が目標
開度ＳＥにされる。
図１４に示されるマップから目標燃料噴射量Ｑが算出さ
れ、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Ｑとされる。次い
でステップ１１４では図１３（Ａ）に示すマップからス
ロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出される。次いでス
テップ１１５では図１３（Ｂ）に示すマップから第２の
ＥＧＲ制御弁３１３１の開度とされる目標開度ＳＥが算
出される。次いでステップ１９０６では第１のＥＧＲ制
御弁３０３１の開度ＳＥ０が零にされ、ステップ１９０
７では第２のＥＧＲ制御弁３１３１の開度ＳＥ１が目標
開度ＳＥにされる。
【０１２５】次いでステップ１１６では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１７では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１８では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１１９では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１２０に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１２
２へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１２１に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１２２に進む。ステッ
プ１２２ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値
ΔＳＴを加算することにより最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１７では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１８では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１１９では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１２０に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１２
２へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１２１に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１２２に進む。ステッ
プ１２２ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値
ΔＳＴを加算することにより最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
【０１２６】このように第２の燃焼が行われているとき
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
【０１２７】一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
【０１２８】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比を第１のＥＧＲ制御弁３０３１の開
度又は第２のＥＧＲ制御弁３１３１の開度を変化させる
ことによって制御することもできる。
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比を第１のＥＧＲ制御弁３０３１の開
度又は第２のＥＧＲ制御弁３１３１の開度を変化させる
ことによって制御することもできる。
【０１２９】以下、本発明の第四の実施形態について説
明する。図２１は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第四の実施形態を示している。図２１に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図２１に示すように、コンプレッサ１６の入口部は
第１の空気吸込管１７又は第１の空気吸込管１７に並列
して配置された第２の空気吸込管４０１７を介してエア
クリーナ１８に連結され、第１の空気吸込管１７内には
ステップモータ１９により駆動される第１のスロットル
弁２０が配置される。また、第１のスロットル弁２０上
流の第１の空気吸込管１７内には吸入空気の質量流量を
検出するための第１の質量流量検出器２１が配置され
る。同様に、第２の空気吸込管４０１７内にはステップ
モータ（図示せず）により駆動される第２のスロットル
弁４０２０が配置される。また、第２のスロットル弁４
０２０上流の第２の空気吸込管４０１７内には吸入空気
の質量流量を検出するための第２の質量流量検出器４０
２１が配置される。
明する。図２１は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第四の実施形態を示している。図２１に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図２１に示すように、コンプレッサ１６の入口部は
第１の空気吸込管１７又は第１の空気吸込管１７に並列
して配置された第２の空気吸込管４０１７を介してエア
クリーナ１８に連結され、第１の空気吸込管１７内には
ステップモータ１９により駆動される第１のスロットル
弁２０が配置される。また、第１のスロットル弁２０上
流の第１の空気吸込管１７内には吸入空気の質量流量を
検出するための第１の質量流量検出器２１が配置され
る。同様に、第２の空気吸込管４０１７内にはステップ
モータ（図示せず）により駆動される第２のスロットル
弁４０２０が配置される。また、第２のスロットル弁４
０２０上流の第２の空気吸込管４０１７内には吸入空気
の質量流量を検出するための第２の質量流量検出器４０
２１が配置される。
【０１３０】触媒コンバータ２６の出口部に連結された
排気管２８と第１のスロットル弁２０下流の第１の空気
吸込管１７とは第１のＥＧＲ通路２９を介して互いに連
結され、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のステップモ
ータ３０により駆動される第１のＥＧＲ制御弁３１が配
置される。また、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のＥ
ＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのイ
ンタークーラ３２が配置される。図２１に示される実施
形態では機関冷却水がインタークーラ３２内に導びか
れ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。更
に、触媒コンバータ２６の出口部に連結された排気管２
８と第２のスロットル弁４０２０下流の第２の空気吸込
管４０１７とは、第１のＥＧＲ通路２９に並列して配置
された第２のＥＧＲ通路４０２９を介して互いに連結さ
れ、第２のＥＧＲ通路４０２９内には第２のステップモ
ータ４０３０により駆動される第２のＥＧＲ制御弁４０
３１が配置される。また、第２のＥＧＲ通路４０２９内
には第２のＥＧＲ通路４０２９内を流れるＥＧＲガスを
冷却するためのインタークーラ３２と同様のインターク
ーラ４０３２が配置される。
排気管２８と第１のスロットル弁２０下流の第１の空気
吸込管１７とは第１のＥＧＲ通路２９を介して互いに連
結され、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のステップモ
ータ３０により駆動される第１のＥＧＲ制御弁３１が配
置される。また、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のＥ
ＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのイ
ンタークーラ３２が配置される。図２１に示される実施
形態では機関冷却水がインタークーラ３２内に導びか
れ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。更
に、触媒コンバータ２６の出口部に連結された排気管２
８と第２のスロットル弁４０２０下流の第２の空気吸込
管４０１７とは、第１のＥＧＲ通路２９に並列して配置
された第２のＥＧＲ通路４０２９を介して互いに連結さ
れ、第２のＥＧＲ通路４０２９内には第２のステップモ
ータ４０３０により駆動される第２のＥＧＲ制御弁４０
３１が配置される。また、第２のＥＧＲ通路４０２９内
には第２のＥＧＲ通路４０２９内を流れるＥＧＲガスを
冷却するためのインタークーラ３２と同様のインターク
ーラ４０３２が配置される。
【０１３１】次に本実施形態の内燃機関が図２１に示し
たように構成される理由について説明する。低温燃焼は
第２の燃焼（従来の燃焼方法による燃焼）に比べて燃焼
を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのため、低温
燃焼が行われる時には、その厳しい燃焼条件を満たすた
めに、燃焼室内に供給される吸入空気量を微調整する必
要がある。一方、全開時の断面積が大きい弁によってそ
の弁を通過するガスの量を微調整するのは、全開時の断
面積が小さい弁によってその弁を通過するガスの量を微
調整するよりも困難であるという背景がある。それゆ
え、本実施形態では、空気吸込管を第１の空気吸込管１
７と第２の空気吸込管４０１７とに分割し、吸入空気量
を制御可能な第１のスロットル弁２０を備えた第１の空
気吸込管１７と吸入空気量を制御可能な第２のスロット
ル弁４０２０を備えた第２の空気吸込管４０１７とが設
けられ、第１の空気吸込管１７に第１のＥＧＲ通路２９
が連結されると共に第２の空気吸込管４０１７に第２の
ＥＧＲ通路４０２９が連結される。その結果、燃焼室５
内に供給される吸入空気量を微調整することができ、そ
れゆえ、低温燃焼を行うことができる燃焼条件を満たす
ことが容易になる。
たように構成される理由について説明する。低温燃焼は
第２の燃焼（従来の燃焼方法による燃焼）に比べて燃焼
を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのため、低温
燃焼が行われる時には、その厳しい燃焼条件を満たすた
めに、燃焼室内に供給される吸入空気量を微調整する必
要がある。一方、全開時の断面積が大きい弁によってそ
の弁を通過するガスの量を微調整するのは、全開時の断
面積が小さい弁によってその弁を通過するガスの量を微
調整するよりも困難であるという背景がある。それゆ
え、本実施形態では、空気吸込管を第１の空気吸込管１
７と第２の空気吸込管４０１７とに分割し、吸入空気量
を制御可能な第１のスロットル弁２０を備えた第１の空
気吸込管１７と吸入空気量を制御可能な第２のスロット
ル弁４０２０を備えた第２の空気吸込管４０１７とが設
けられ、第１の空気吸込管１７に第１のＥＧＲ通路２９
が連結されると共に第２の空気吸込管４０１７に第２の
ＥＧＲ通路４０２９が連結される。その結果、燃焼室５
内に供給される吸入空気量を微調整することができ、そ
れゆえ、低温燃焼を行うことができる燃焼条件を満たす
ことが容易になる。
【０１３２】以下、本発明の第三の実施形態について説
明する。図２２は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第五の実施形態を示している。図２２に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図２２に示すように、触媒コンバータ２６の出口部
に、つまり、排気ターボチャージャ１５の下流側におい
て連結された排気管２８とスロットル弁２０下流の空気
吸込管１７とは第１のＥＧＲ通路２９を介して互いに連
結され、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のステップモ
ータ３０により駆動される第１のＥＧＲ制御弁３１が配
置される。また、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のＥ
ＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのイ
ンタークーラ３２が配置される。図２２に示される実施
形態では機関冷却水がインタークーラ３２内に導びか
れ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。更
に、排気タービン２３の入口部に連結された排気管２４
とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７とは、第１の
ＥＧＲ通路２９と同様に構成されると共に第１のＥＧＲ
通路２９に並列して配置された第２のＥＧＲ通路５０２
９を介して互いに連結される。第２のＥＧＲ通路５０２
９内には第１のステップモータ３０と同様に構成された
第２のステップモータ５０３０により駆動される第１の
ＥＧＲ制御弁３１と同様に構成された第２のＥＧＲ制御
弁５０３１が配置される。また、第２のＥＧＲ通路５０
２９内には第２のＥＧＲ通路５０２９内を流れるＥＧＲ
ガスを冷却するためにインタークーラ３２と同様に構成
されたインタークーラ５０３２が配置される。
明する。図２２は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第五の実施形態を示している。図２２に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図２２に示すように、触媒コンバータ２６の出口部
に、つまり、排気ターボチャージャ１５の下流側におい
て連結された排気管２８とスロットル弁２０下流の空気
吸込管１７とは第１のＥＧＲ通路２９を介して互いに連
結され、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のステップモ
ータ３０により駆動される第１のＥＧＲ制御弁３１が配
置される。また、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のＥ
ＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのイ
ンタークーラ３２が配置される。図２２に示される実施
形態では機関冷却水がインタークーラ３２内に導びか
れ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。更
に、排気タービン２３の入口部に連結された排気管２４
とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７とは、第１の
ＥＧＲ通路２９と同様に構成されると共に第１のＥＧＲ
通路２９に並列して配置された第２のＥＧＲ通路５０２
９を介して互いに連結される。第２のＥＧＲ通路５０２
９内には第１のステップモータ３０と同様に構成された
第２のステップモータ５０３０により駆動される第１の
ＥＧＲ制御弁３１と同様に構成された第２のＥＧＲ制御
弁５０３１が配置される。また、第２のＥＧＲ通路５０
２９内には第２のＥＧＲ通路５０２９内を流れるＥＧＲ
ガスを冷却するためにインタークーラ３２と同様に構成
されたインタークーラ５０３２が配置される。
【０１３３】次に図２３を参照しつつ本実施形態の運転
制御について説明する。図２３を参照すると、まず初め
にステップ１００において機関の運転状態が第１の運転
領域Ｉであることを示すフラグＩがセットされているか
否かが判別される。フラグＩがセットされているとき、
即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであるときには
ステップ１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１
（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ
１（Ｎ）のときにはステップ１０５に進んで低温燃焼が
行われる。ステップ１０１においてＬ＞Ｘ（Ｎ）になっ
たと判別されたときにはステップ１０２に進んでフラグ
Ｉがリセットされ、次いでステップ１１３に進んで第２
の燃焼が行われる。
制御について説明する。図２３を参照すると、まず初め
にステップ１００において機関の運転状態が第１の運転
領域Ｉであることを示すフラグＩがセットされているか
否かが判別される。フラグＩがセットされているとき、
即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであるときには
ステップ１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１
（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ
１（Ｎ）のときにはステップ１０５に進んで低温燃焼が
行われる。ステップ１０１においてＬ＞Ｘ（Ｎ）になっ
たと判別されたときにはステップ１０２に進んでフラグ
Ｉがリセットされ、次いでステップ１１３に進んで第２
の燃焼が行われる。
【０１３４】一方、スロットル１００においてフラグＩ
がセットされていないとき、即ち機関の運転状態が第２
の運転領域IIであるときにはステップ１０３に進んで要
求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか否か
が判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ１１３
に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。
ステップ１０３においてＬ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別さ
れたときにはステップ１０４に進んでフラグＩがセット
され、次いでステップ１０５に進んで低温燃焼が行われ
る。
がセットされていないとき、即ち機関の運転状態が第２
の運転領域IIであるときにはステップ１０３に進んで要
求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか否か
が判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ１１３
に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。
ステップ１０３においてＬ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別さ
れたときにはステップ１０４に進んでフラグＩがセット
され、次いでステップ１０５に進んで低温燃焼が行われ
る。
【０１３５】ステップ１０５では図１１（Ａ）に示すマ
ップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、
スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。
次いでステップ１０６では図２４に示すマップから第１
のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ１又は第２のＥＧＲ制御
弁５０３１の開度ＳＥ２となる目標開度ＳＥが算出され
る。図２４は機関回転数Ｎと要求負荷Ｌと目標開度ＳＥ
との関係を示した図１１（Ｂ）と同様のマップである。
ップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、
スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。
次いでステップ１０６では図２４に示すマップから第１
のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ１又は第２のＥＧＲ制御
弁５０３１の開度ＳＥ２となる目標開度ＳＥが算出され
る。図２４は機関回転数Ｎと要求負荷Ｌと目標開度ＳＥ
との関係を示した図１１（Ｂ）と同様のマップである。
【０１３６】次いでステップ２３０１では要求負荷Ｌが
Ｌ５（図２４参照）より高いか否か、つまり要求負荷Ｌ
が高いか低いかが判別される。要求負荷Ｌが高いときに
は、ステップ２３０２にて第２のＥＧＲ制御弁５０３１
の開度ＳＥ２が目標開度ＳＥにされ、ステップ２３０３
にて第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ１が零にされ
る。つまり、要求負荷Ｌが高いときには、背圧の排気タ
ーボチャージャ１５の上流側にＥＧＲガス取り入れ口が
配置された第２のＥＧＲ通路５０２９を介してＥＧＲガ
スが燃焼室５内に供給される。そのため、多量のＥＧＲ
ガスを燃焼室５内に容易に供給することができる。
Ｌ５（図２４参照）より高いか否か、つまり要求負荷Ｌ
が高いか低いかが判別される。要求負荷Ｌが高いときに
は、ステップ２３０２にて第２のＥＧＲ制御弁５０３１
の開度ＳＥ２が目標開度ＳＥにされ、ステップ２３０３
にて第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ１が零にされ
る。つまり、要求負荷Ｌが高いときには、背圧の排気タ
ーボチャージャ１５の上流側にＥＧＲガス取り入れ口が
配置された第２のＥＧＲ通路５０２９を介してＥＧＲガ
スが燃焼室５内に供給される。そのため、多量のＥＧＲ
ガスを燃焼室５内に容易に供給することができる。
【０１３７】一方、要求負荷Ｌが低いときには、ステッ
プ２３０４にて第２のＥＧＲ制御弁５０３１の開度ＳＥ
２が零にされ、第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ１が
目標開度ＳＥにされる。つまり、要求負荷Ｌが低いとき
には、排気ターボチャージャ１５の下流側であって触媒
２５の下流側にＥＧＲガス取り入れ口が配置された第１
のＥＧＲ通路２９を介してＥＧＲガスが燃焼室５内に供
給される。触媒２５の下流側において排気ガスは浄化さ
れているため、第１のＥＧＲ通路２９内のデポジットの
量を少なくすることができる。
プ２３０４にて第２のＥＧＲ制御弁５０３１の開度ＳＥ
２が零にされ、第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ１が
目標開度ＳＥにされる。つまり、要求負荷Ｌが低いとき
には、排気ターボチャージャ１５の下流側であって触媒
２５の下流側にＥＧＲガス取り入れ口が配置された第１
のＥＧＲ通路２９を介してＥＧＲガスが燃焼室５内に供
給される。触媒２５の下流側において排気ガスは浄化さ
れているため、第１のＥＧＲ通路２９内のデポジットの
量を少なくすることができる。
【０１３８】次いでステップ１１０では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気の質量流量（以下、単に
吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１
１１では図１０（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／
Ｆが算出される。次いでステップ１１２では吸入空気量
Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空燃比
Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出される。
２１により検出された吸入空気の質量流量（以下、単に
吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１
１１では図１０（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／
Ｆが算出される。次いでステップ１１２では吸入空気量
Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空燃比
Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出される。
【０１３９】このように低温燃焼が行われているときに
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度および第１のＥＧＲ制御弁３１の開度又は
第２のＥＧＲ制御弁５０３１の開度がただちに要求負荷
Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度ＳＴ，ＳＥに一
致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌが増大せしめ
られるとただちに燃焼室５内の空気量が増大せしめら
れ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめら
れる。
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度および第１のＥＧＲ制御弁３１の開度又は
第２のＥＧＲ制御弁５０３１の開度がただちに要求負荷
Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度ＳＴ，ＳＥに一
致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌが増大せしめ
られるとただちに燃焼室５内の空気量が増大せしめら
れ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめら
れる。
【０１４０】一方、スロットル弁２０の開度又は第１の
ＥＧＲ制御弁３１の開度又は第２のＥＧＲ制御弁５０３
１の開度が変化して吸入空気量が変化するとこの吸入空
気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検出され、
この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料噴射量Ｑ
が制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に変化した
後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることになる。
ＥＧＲ制御弁３１の開度又は第２のＥＧＲ制御弁５０３
１の開度が変化して吸入空気量が変化するとこの吸入空
気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検出され、
この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料噴射量Ｑ
が制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に変化した
後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることになる。
【０１４１】第２の燃焼が行われるステップ１１３では
図１４に示されるマップから目標燃料噴射量Ｑが算出さ
れ、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Ｑとされる。次い
でステップ１１４では図１３（Ａ）に示すマップからス
ロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出される。次いでス
テップ１１５では図１３（Ｂ）に示すマップから第１の
ＥＧＲ制御弁３１の開度とされる目標開度ＳＥが算出さ
れる。次いでステップ２３０６では第２のＥＧＲ制御弁
５０３１の開度ＳＥ２が零にされ、ステップ２３０７で
は第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ１が目標開度ＳＥ
にされる。
図１４に示されるマップから目標燃料噴射量Ｑが算出さ
れ、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Ｑとされる。次い
でステップ１１４では図１３（Ａ）に示すマップからス
ロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出される。次いでス
テップ１１５では図１３（Ｂ）に示すマップから第１の
ＥＧＲ制御弁３１の開度とされる目標開度ＳＥが算出さ
れる。次いでステップ２３０６では第２のＥＧＲ制御弁
５０３１の開度ＳＥ２が零にされ、ステップ２３０７で
は第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ１が目標開度ＳＥ
にされる。
【０１４２】次いでステップ１１６では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１７では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１８では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１１９では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１２０に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１１
２へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１２１に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１２２に進む。ステッ
プ１２２ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値
ΔＳＴを加算することにより最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１７では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１８では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１１９では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１２０に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１１
２へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１２１に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１２２に進む。ステッ
プ１２２ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値
ΔＳＴを加算することにより最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
【０１４３】このように第２の燃焼が行われているとき
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
【０１４４】一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
【０１４５】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比を第１のＥＧＲ制御弁３１の開度又
は第２のＥＧＲ制御弁５０３１の開度を変化させること
によって制御することもできる。
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比を第１のＥＧＲ制御弁３１の開度又
は第２のＥＧＲ制御弁５０３１の開度を変化させること
によって制御することもできる。
【０１４６】以下、本発明の第六の実施形態について説
明する。図２５は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第六の実施形態を示している。図２５に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図２５に示すように、コンプレッサ１６の入口部
は、第１の空気吸込管１７又は第１の空気吸込管１７よ
りも断面積の小さい第２の空気吸込管６０１７を介して
エアクリーナ１８に連結され、第１の空気吸込管１７内
にはステップモータ１９により駆動される第１のスロッ
トル弁２０が配置される。また、第１のスロットル弁２
０上流の第１の空気吸込管１７内には吸入空気の質量流
量を検出するための第１の質量流量検出器２１が配置さ
れる。同様に、第２の空気吸込管６０１７内には、ステ
ップモータ（図示せず）により駆動される第２のスロッ
トル弁６０２０が配置される。第２のスロットル弁６０
２０の全開時の断面積は第１のスロットル弁２０の全開
時の断面積よりも小さくされている。また、第２のスロ
ットル弁６０２０上流の第２の空気吸込管６０１７内に
は吸入空気の質量流量を検出するための第２の質量流量
検出器６０２１が配置される。
明する。図２５は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第六の実施形態を示している。図２５に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図２５に示すように、コンプレッサ１６の入口部
は、第１の空気吸込管１７又は第１の空気吸込管１７よ
りも断面積の小さい第２の空気吸込管６０１７を介して
エアクリーナ１８に連結され、第１の空気吸込管１７内
にはステップモータ１９により駆動される第１のスロッ
トル弁２０が配置される。また、第１のスロットル弁２
０上流の第１の空気吸込管１７内には吸入空気の質量流
量を検出するための第１の質量流量検出器２１が配置さ
れる。同様に、第２の空気吸込管６０１７内には、ステ
ップモータ（図示せず）により駆動される第２のスロッ
トル弁６０２０が配置される。第２のスロットル弁６０
２０の全開時の断面積は第１のスロットル弁２０の全開
時の断面積よりも小さくされている。また、第２のスロ
ットル弁６０２０上流の第２の空気吸込管６０１７内に
は吸入空気の質量流量を検出するための第２の質量流量
検出器６０２１が配置される。
【０１４７】触媒コンバータ２６の出口部に連結された
排気管２８と第１のスロットル弁２０下流の第１の空気
吸込管１７とは第１のＥＧＲ通路２９を介して互いに連
結され、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のステップモ
ータ３０により駆動される第１のＥＧＲ制御弁３１が配
置される。また、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のＥ
ＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのイ
ンタークーラ３２が配置される。図２１に示される実施
形態では機関冷却水がインタークーラ３２内に導びか
れ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。更
に、触媒コンバータ２６の出口部に連結された排気管２
８と第２のスロットル弁６０２０下流の第２の空気吸込
管６０１７とは、第１のＥＧＲ通路２９に並列して配置
された第２のＥＧＲ通路６０２９を介して互いに連結さ
れ、第２のＥＧＲ通路６０２９内には第２のステップモ
ータ６０３０により駆動される第２のＥＧＲ制御弁６０
３１が配置される。また、第２のＥＧＲ通路６０２９内
には第２のＥＧＲ通路６０２９内を流れるＥＧＲガスを
冷却するためのインタークーラ３２と同様のインターク
ーラ６０３２が配置される。
排気管２８と第１のスロットル弁２０下流の第１の空気
吸込管１７とは第１のＥＧＲ通路２９を介して互いに連
結され、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のステップモ
ータ３０により駆動される第１のＥＧＲ制御弁３１が配
置される。また、第１のＥＧＲ通路２９内には第１のＥ
ＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのイ
ンタークーラ３２が配置される。図２１に示される実施
形態では機関冷却水がインタークーラ３２内に導びか
れ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。更
に、触媒コンバータ２６の出口部に連結された排気管２
８と第２のスロットル弁６０２０下流の第２の空気吸込
管６０１７とは、第１のＥＧＲ通路２９に並列して配置
された第２のＥＧＲ通路６０２９を介して互いに連結さ
れ、第２のＥＧＲ通路６０２９内には第２のステップモ
ータ６０３０により駆動される第２のＥＧＲ制御弁６０
３１が配置される。また、第２のＥＧＲ通路６０２９内
には第２のＥＧＲ通路６０２９内を流れるＥＧＲガスを
冷却するためのインタークーラ３２と同様のインターク
ーラ６０３２が配置される。
【０１４８】次に本実施形態の内燃機関が図２５に示し
たように構成される理由について説明する。低温燃焼は
第２の燃焼（従来の燃焼方法による燃焼）に比べて燃焼
を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのため、低温
燃焼が行われる時には、その厳しい燃焼条件を満たすた
めに、燃焼室内に供給される吸入空気量を微調整する必
要がある。一方、全開時の断面積が大きい弁によってそ
の弁を通過するガスの量を微調整するのは、全開時の断
面積が小さい弁によってその弁を通過するガスの量を微
調整するよりも困難であるという背景がある。それゆ
え、本実施形態では、空気吸込管を第１の空気吸込管１
７と空気吸込管１７よりも断面積の小さい第２の空気吸
込管６０１７とに分割し、吸入空気量を制御可能な第１
のスロットル弁２０を備えた第１の空気吸込管１７と吸
入空気量を制御可能であって全開時の断面積が第１のス
ロットル弁２０の全開時の断面積よりも小さい第２のス
ロットル弁６０２０を備えた第２の空気吸込管６０１７
とが設けられ、第１の空気吸込管１７に第１のＥＧＲ通
路２９が連結されると共に第２の空気吸込管６０１７に
第２のＥＧＲ通路６０２９が連結される。その結果、燃
焼室５内に供給される吸入空気量を微調整することがで
き、それゆえ、低温燃焼を行うことができる燃焼条件を
満たすことが容易になる。
たように構成される理由について説明する。低温燃焼は
第２の燃焼（従来の燃焼方法による燃焼）に比べて燃焼
を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのため、低温
燃焼が行われる時には、その厳しい燃焼条件を満たすた
めに、燃焼室内に供給される吸入空気量を微調整する必
要がある。一方、全開時の断面積が大きい弁によってそ
の弁を通過するガスの量を微調整するのは、全開時の断
面積が小さい弁によってその弁を通過するガスの量を微
調整するよりも困難であるという背景がある。それゆ
え、本実施形態では、空気吸込管を第１の空気吸込管１
７と空気吸込管１７よりも断面積の小さい第２の空気吸
込管６０１７とに分割し、吸入空気量を制御可能な第１
のスロットル弁２０を備えた第１の空気吸込管１７と吸
入空気量を制御可能であって全開時の断面積が第１のス
ロットル弁２０の全開時の断面積よりも小さい第２のス
ロットル弁６０２０を備えた第２の空気吸込管６０１７
とが設けられ、第１の空気吸込管１７に第１のＥＧＲ通
路２９が連結されると共に第２の空気吸込管６０１７に
第２のＥＧＲ通路６０２９が連結される。その結果、燃
焼室５内に供給される吸入空気量を微調整することがで
き、それゆえ、低温燃焼を行うことができる燃焼条件を
満たすことが容易になる。
【０１４９】次に図２６を参照しつつ本実施形態の運転
制御について説明する。図２６を参照すると、まず初め
にステップ１００において機関の運転状態が第１の運転
領域Ｉであることを示すフラグＩがセットされているか
否かが判別される。フラグＩがセットされているとき、
即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであるときには
ステップ１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１
（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ
１（Ｎ）のときにはステップ１０５に進んで低温燃焼が
行われる。ステップ１０１においてＬ＞Ｘ（Ｎ）になっ
たと判別されたときにはステップ１０２に進んでフラグ
Ｉがリセットされ、次いでステップ１１３に進んで第２
の燃焼が行われる。
制御について説明する。図２６を参照すると、まず初め
にステップ１００において機関の運転状態が第１の運転
領域Ｉであることを示すフラグＩがセットされているか
否かが判別される。フラグＩがセットされているとき、
即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであるときには
ステップ１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１
（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ
１（Ｎ）のときにはステップ１０５に進んで低温燃焼が
行われる。ステップ１０１においてＬ＞Ｘ（Ｎ）になっ
たと判別されたときにはステップ１０２に進んでフラグ
Ｉがリセットされ、次いでステップ１１３に進んで第２
の燃焼が行われる。
【０１５０】一方、スロットル１００においてフラグＩ
がセットされていないとき、即ち機関の運転状態が第２
の運転領域IIであるときにはステップ１０３に進んで要
求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか否か
が判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ１１３
に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。
ステップ１０３においてＬ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別さ
れたときにはステップ１０４に進んでフラグＩがセット
され、次いでステップ１０５に進んで低温燃焼が行われ
る。
がセットされていないとき、即ち機関の運転状態が第２
の運転領域IIであるときにはステップ１０３に進んで要
求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか否か
が判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ１１３
に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。
ステップ１０３においてＬ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別さ
れたときにはステップ１０４に進んでフラグＩがセット
され、次いでステップ１０５に進んで低温燃焼が行われ
る。
【０１５１】ステップ１０５では図１１（Ａ）に示すマ
ップからスロットル弁の目標開度ＳＴが算出され、ステ
ップ２６０１にて全開時の断面積の大きい第１のスロッ
トル弁２０の開度ＳＴ１が零にされ（ＳＴ１←０）、ス
テップ２６０２にて全開時の断面積が小さい第２のスロ
ットル弁６０２０の開度ＳＴ２が目標開度ＳＴにされる
（ＳＴ２←ＳＴ）。次いでステップ１０６では図１１
（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁の目標開度ＳＥが
算出され、ステップ２６０３にて第１のＥＧＲ制御弁３
１の開度ＳＥ１が零にされ（ＳＥ１←０）、ステップ２
６０４にて第２のＥＧＲ制御弁６０３１の開度ＳＥ２が
目標開度ＳＥにされる（ＳＥ２←ＳＥ）。つまり、燃焼
条件の厳しい低温燃焼が行われる時に、全開時の断面積
の小さい第２のスロットル弁６０２０によって吸入空気
量を調整することにより、吸入空気量の微調整を行うこ
とが可能になる。
ップからスロットル弁の目標開度ＳＴが算出され、ステ
ップ２６０１にて全開時の断面積の大きい第１のスロッ
トル弁２０の開度ＳＴ１が零にされ（ＳＴ１←０）、ス
テップ２６０２にて全開時の断面積が小さい第２のスロ
ットル弁６０２０の開度ＳＴ２が目標開度ＳＴにされる
（ＳＴ２←ＳＴ）。次いでステップ１０６では図１１
（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁の目標開度ＳＥが
算出され、ステップ２６０３にて第１のＥＧＲ制御弁３
１の開度ＳＥ１が零にされ（ＳＥ１←０）、ステップ２
６０４にて第２のＥＧＲ制御弁６０３１の開度ＳＥ２が
目標開度ＳＥにされる（ＳＥ２←ＳＥ）。つまり、燃焼
条件の厳しい低温燃焼が行われる時に、全開時の断面積
の小さい第２のスロットル弁６０２０によって吸入空気
量を調整することにより、吸入空気量の微調整を行うこ
とが可能になる。
【０１５２】次いでステップ１１０では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気の質量流量（以下、単に
吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１
１１では図１０（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／
Ｆが算出される。次いでステップ１１２では吸入空気量
Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空燃比
Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出される。
２１により検出された吸入空気の質量流量（以下、単に
吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１
１１では図１０（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／
Ｆが算出される。次いでステップ１１２では吸入空気量
Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空燃比
Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出される。
【０１５３】このように低温燃焼が行われているときに
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると第２のスロ
ットル弁６０２０の開度および第２のＥＧＲ制御弁６０
３１の開度がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに
応じた目標開度ＳＴ，ＳＥに一致せしめられる。従って
例えば要求負荷Ｌが増大せしめられるとただちに燃焼室
５内の空気量が増大せしめられ、斯くして機関の発生ト
ルクがただちに増大せしめられる。
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると第２のスロ
ットル弁６０２０の開度および第２のＥＧＲ制御弁６０
３１の開度がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに
応じた目標開度ＳＴ，ＳＥに一致せしめられる。従って
例えば要求負荷Ｌが増大せしめられるとただちに燃焼室
５内の空気量が増大せしめられ、斯くして機関の発生ト
ルクがただちに増大せしめられる。
【０１５４】一方、第２のスロットル弁６０２０の開度
又は第２のＥＧＲ制御弁６０３１の開度が変化して吸入
空気量が変化するとこの吸入空気量Ｇａの変化が質量流
量検出器２１により検出され、この検出された吸入空気
量Ｇａに基づいて燃料噴射量Ｑが制御される。即ち、吸
入空気量Ｇａが実際に変化した後に燃料噴射量Ｑが変化
せしめられることになる。
又は第２のＥＧＲ制御弁６０３１の開度が変化して吸入
空気量が変化するとこの吸入空気量Ｇａの変化が質量流
量検出器２１により検出され、この検出された吸入空気
量Ｇａに基づいて燃料噴射量Ｑが制御される。即ち、吸
入空気量Ｇａが実際に変化した後に燃料噴射量Ｑが変化
せしめられることになる。
【０１５５】第２の燃焼が行われるステップ１１３では
図１４に示されるマップから目標燃料噴射量Ｑが算出さ
れ、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Ｑとされる。次い
でステップ１１４では図１３（Ａ）に示すマップからス
ロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、ステップ２
６０５にて全開時の断面積の大きい第１のスロットル弁
２０の開度ＳＴ１が目標開度ＳＴにされ（ＳＴ１←Ｓ
Ｔ）、ステップ２６０６にて全開時の断面積が小さい第
２のスロットル弁６０２０の開度ＳＴ２が零にされる
（ＳＴ２←０）。次いでステップ１１５では図１３
（Ｂ）に示すマップから目標開度ＳＥが算出され、ステ
ップ２６０７にて第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ１
が目標開度ＳＥにされ（ＳＥ１←ＳＥ）、ステップ２６
０８にて第２のＥＧＲ制御弁６０３１の開度ＳＥ２が零
にされる（ＳＥ２←０）。
図１４に示されるマップから目標燃料噴射量Ｑが算出さ
れ、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Ｑとされる。次い
でステップ１１４では図１３（Ａ）に示すマップからス
ロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、ステップ２
６０５にて全開時の断面積の大きい第１のスロットル弁
２０の開度ＳＴ１が目標開度ＳＴにされ（ＳＴ１←Ｓ
Ｔ）、ステップ２６０６にて全開時の断面積が小さい第
２のスロットル弁６０２０の開度ＳＴ２が零にされる
（ＳＴ２←０）。次いでステップ１１５では図１３
（Ｂ）に示すマップから目標開度ＳＥが算出され、ステ
ップ２６０７にて第１のＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ１
が目標開度ＳＥにされ（ＳＥ１←ＳＥ）、ステップ２６
０８にて第２のＥＧＲ制御弁６０３１の開度ＳＥ２が零
にされる（ＳＥ２←０）。
【０１５６】次いでステップ１１６では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１７では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１８では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１１９では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１２０に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１２
２へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１２１に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１２２に進む。ステッ
プ１２２ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値
ΔＳＴを加算することにより最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１７では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１８では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１１９では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１２０に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１２
２へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１２１に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１２２に進む。ステッ
プ１２２ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値
ΔＳＴを加算することにより最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
【０１５７】このように第２の燃焼が行われているとき
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
【０１５８】一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるように第１のスロットル弁２０の開度が
制御される。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比
が変化せしめられることになる。
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるように第１のスロットル弁２０の開度が
制御される。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比
が変化せしめられることになる。
【０１５９】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比が第１のス
ロットル弁２０の開度を変化させることによって制御さ
れる。しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料
噴射量Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィ
ードバック制御することもできるし、また第２の燃焼が
行われているときに空燃比を第１のＥＧＲ制御弁３１の
開度を変化させることによって制御することもできる。
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比が第１のス
ロットル弁２０の開度を変化させることによって制御さ
れる。しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料
噴射量Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィ
ードバック制御することもできるし、また第２の燃焼が
行われているときに空燃比を第１のＥＧＲ制御弁３１の
開度を変化させることによって制御することもできる。
【０１６０】以下、本発明の第七の実施形態について説
明する。図２７は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第七の実施形態を示している。図２７に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図２７に示すように、スロットル弁２０をバイパス
するためのバイパス通路７０が空気吸込管１７に並列し
て設けられると共に、バイパス通路７０を流れる吸入空
気量を制御するためのアイドルスピードコントロールバ
ルブ７１がバイパス通路７０内に設けられている。
明する。図２７は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃
機関に適用した第七の実施形態を示している。図２７に
おいて、図１に示した参照番号と同一の参照番号は図１
に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示してい
る。図２７に示すように、スロットル弁２０をバイパス
するためのバイパス通路７０が空気吸込管１７に並列し
て設けられると共に、バイパス通路７０を流れる吸入空
気量を制御するためのアイドルスピードコントロールバ
ルブ７１がバイパス通路７０内に設けられている。
【０１６１】次に本実施形態の内燃機関が図２７に示し
たように構成される理由について説明する。低温燃焼は
第２の燃焼（従来の燃焼方法による燃焼）に比べて燃焼
を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのため、低温
燃焼が行われる時には、その厳しい燃焼条件を満たすた
めに、燃焼室内に供給される吸入空気量を微調整する必
要がある。一方、全開時の断面積が大きい弁によってそ
の弁を通過するガスの量を微調整するのは、全開時の断
面積が小さい弁によってその弁を通過するガスの量を微
調整するよりも困難であるという背景がある。それゆ
え、本実施形態では、アイドルスピードコントロール
（ＩＳＣ）弁７１を備えたバイパス通路７０が、スロッ
トル弁２０を備えた空気吸込管１７に並列して設けら
れ、低温燃焼が行われる時に、要求負荷に基づいて、ス
ロットル弁２０を通過する吸入空気量及びＩＳＣ弁７１
を通過する吸入空気量（ＩＳＣ量）が制御される。詳細
には、スロットル弁２０よりも全開時の断面積が小さい
ＩＳＣ弁７１の開度を変更することによって吸入空気量
の微調整が行われる。その結果、低温燃焼時に燃焼室内
に供給される吸入空気量を、バイパス通路７０及びＩＳ
Ｃ弁７１が設けられていない場合よりも高精度に微調整
することができる。それゆえ、低温燃焼を行うことがで
きる燃焼条件を満たすことが容易になる。
たように構成される理由について説明する。低温燃焼は
第２の燃焼（従来の燃焼方法による燃焼）に比べて燃焼
を行うことができる燃焼条件が厳しい。そのため、低温
燃焼が行われる時には、その厳しい燃焼条件を満たすた
めに、燃焼室内に供給される吸入空気量を微調整する必
要がある。一方、全開時の断面積が大きい弁によってそ
の弁を通過するガスの量を微調整するのは、全開時の断
面積が小さい弁によってその弁を通過するガスの量を微
調整するよりも困難であるという背景がある。それゆ
え、本実施形態では、アイドルスピードコントロール
（ＩＳＣ）弁７１を備えたバイパス通路７０が、スロッ
トル弁２０を備えた空気吸込管１７に並列して設けら
れ、低温燃焼が行われる時に、要求負荷に基づいて、ス
ロットル弁２０を通過する吸入空気量及びＩＳＣ弁７１
を通過する吸入空気量（ＩＳＣ量）が制御される。詳細
には、スロットル弁２０よりも全開時の断面積が小さい
ＩＳＣ弁７１の開度を変更することによって吸入空気量
の微調整が行われる。その結果、低温燃焼時に燃焼室内
に供給される吸入空気量を、バイパス通路７０及びＩＳ
Ｃ弁７１が設けられていない場合よりも高精度に微調整
することができる。それゆえ、低温燃焼を行うことがで
きる燃焼条件を満たすことが容易になる。
【０１６２】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、内燃機
関から煤が排出されること及びＮＯｘが排出されること
を同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される再循環排気
ガスの温度を適切な温度に調整することができる。
関から煤が排出されること及びＮＯｘが排出されること
を同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される再循環排気
ガスの温度を適切な温度に調整することができる。
【０１６３】請求項２及び３に記載の発明によれば、内
燃機関から煤が排出されること及びＮＯｘが排出される
ことを同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される再循環
排気ガスの量を微調整することができる。
燃機関から煤が排出されること及びＮＯｘが排出される
ことを同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される再循環
排気ガスの量を微調整することができる。
【０１６４】請求項４に記載の発明によれば、多量の再
循環排気ガスを燃焼室内に容易に供給することができ、
かつ、排気ガス再循環通路内のデポジットの量を少なく
することができる。
循環排気ガスを燃焼室内に容易に供給することができ、
かつ、排気ガス再循環通路内のデポジットの量を少なく
することができる。
【０１６５】請求項５及び６に記載の発明によれば、内
燃機関から煤が排出されること及びＮＯｘが排出される
ことを同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される吸入空
気量を微調整することができる。
燃機関から煤が排出されること及びＮＯｘが排出される
ことを同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される吸入空
気量を微調整することができる。
【０１６６】請求項７に記載の発明によれば、多量の再
循環排気ガスを燃焼室内に容易に供給することができ
る。
循環排気ガスを燃焼室内に容易に供給することができ
る。
【０１６７】請求項８〜１１に記載の発明によれば、内
燃機関から煤が排出されること及びＮＯｘが排出される
ことを同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される吸入空
気量を微調整することができる。
燃機関から煤が排出されること及びＮＯｘが排出される
ことを同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される吸入空
気量を微調整することができる。
【０１６８】請求項１２に記載の発明によれば、内燃機
関から煤が排出されること及びＮＯｘが排出されること
を同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される吸入空気量
を微調整することができる。
関から煤が排出されること及びＮＯｘが排出されること
を同時に阻止しつつ、燃焼室内に供給される吸入空気量
を微調整することができる。
【０１６９】請求項１３及び１４に記載の発明によれ
ば、未燃炭化水素が内燃機関から排出されるのを阻止す
ることができる。
ば、未燃炭化水素が内燃機関から排出されるのを阻止す
ることができる。
【０１７０】請求項１５に記載の発明によれば、外部か
ら燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特別に設ける
必要性を回避することができる。
ら燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特別に設ける
必要性を回避することができる。
【０１７１】請求項１６に記載の発明によれば、排気ガ
ス再循環率が、煤の発生量がピークになる排気ガス再循
環率に設定されるのを回避することができる。
ス再循環率が、煤の発生量がピークになる排気ガス再循
環率に設定されるのを回避することができる。
【０１７２】請求項１７に記載の発明によれば、運転領
域に応じて適切な燃焼を実行することができる。
域に応じて適切な燃焼を実行することができる。
【０１７３】請求項１８に記載の発明によれば、排気ガ
ス再循環率が、煤の発生量がピークになる排気ガス再循
環率に設定されるのを回避することができる。
ス再循環率が、煤の発生量がピークになる排気ガス再循
環率に設定されるのを回避することができる。
【図１】第一の実施形態の圧縮着火式内燃機関の全体図
である。
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】空燃比センサの出力を示す図である。
【図９】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１０】第１の運転領域Ｉにおける空燃比等を示す図
である。
である。
【図１１】第一の実施形態のスロットル弁等の目標開度
のマップを示す図である。
のマップを示す図である。
【図１２】第２の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
る。
【図１３】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
である。
【図１４】燃料噴射量のマップを示す図である。
【図１５】低温燃焼が行われるときに空燃比Ａ／Ｆ及び
ＥＧＲガスの冷却方法を変更したそれぞれの場合の要求
負荷Ｌと噴射時期との関係を示したグラフである。
ＥＧＲガスの冷却方法を変更したそれぞれの場合の要求
負荷Ｌと噴射時期との関係を示したグラフである。
【図１６】第一の実施形態の機関の運転を制御するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図１７】第二の実施形態の圧縮着火式内燃機関の全体
図である。
図である。
【図１８】第三の実施形態の圧縮着火式内燃機関の全体
図である。
図である。
【図１９】第三の実施形態の機関の運転を制御するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図２０】第三の実施形態のＥＧＲ制御弁の目標開度の
マップを示す図である。
マップを示す図である。
【図２１】第四の実施形態の圧縮着火式内燃機関の全体
図である。
図である。
【図２２】第五の実施形態の圧縮着火式内燃機関の全体
図である。
図である。
【図２３】第五の実施形態の機関の運転を制御するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図２４】第五の実施形態のＥＧＲ制御弁の目標開度の
マップを示す図である。
マップを示す図である。
【図２５】第六の実施形態の圧縮着火式内燃機関の全体
図である。
図である。
【図２６】第六の実施形態の機関の運転を制御するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図２７】第七の実施形態の圧縮着火式内燃機関の全体
図である。
図である。
５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 ２０…スロットル弁 ２９…第１のＥＧＲ通路 ３１…第１のＥＧＲ制御弁 ３２…インタークーラ １０２９…第２のＥＧＲ通路 １０３１…第２のＥＧＲ制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１Ｆ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ ５７０ ５７０Ｄ ５７０Ｐ (72)発明者 伊藤 丈和 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−4287（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−177654（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−86251（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−287527（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−287528（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−196462（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−79068（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−42016（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−293354（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−247914（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−317142（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−31653（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−74560（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/24 F02D 41/00 - 45/00
Claims (18)
- 【請求項１】 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排気ガス再循環装置を具備し、
前記燃焼室内に供給される再循環排気ガスの量を増大し
ていくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前
記燃焼室内に供給される再循環排気ガスの量を更に増大
していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およびそ
の周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほ
とんど発生しなくなる内燃機関であって、前記排気ガス
再循環装置が、再循環排気ガスの冷却能力の低い低冷却
能力排気ガス再循環通路と、再循環排気ガスの冷却能力
の高い高冷却能力排気ガス再循環通路と、前記低冷却能
力排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量及び
前記高冷却能力排気ガス再循環通路を流れる再循環排気
ガスの量を制御可能な再循環排気ガス制御弁とを具備
し、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる時に、
機関要求負荷に基づいて前記低冷却能力排気ガス再循環
通路を流れる再循環排気ガスの量及び前記高冷却能力排
気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量を制御す
るようにした内燃機関。 - 【請求項２】 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排気ガス再循環装置を具備し、
前記燃焼室内に供給される再循環排気ガスの量を増大し
ていくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前
記燃焼室内に供給される再循環排気ガスの量を更に増大
していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およびそ
の周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほ
とんど発生しなくなる内燃機関であって、前記排気ガス
再循環装置が、複数の排気ガス再循環通路と、各排気ガ
ス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量を制御可能な
再循環排気ガス制御弁とを具備し、前記煤がほとんど発
生しない燃焼が行われる時に、機関要求負荷に基づいて
各排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量を制
御するようにした内燃機関。 - 【請求項３】 前記複数の排気ガス再循環通路のうちの
一の排気ガス再循環通路の断面積と他の排気ガス再循環
通路の断面積とが異なる請求項２に記載の内燃機関。 - 【請求項４】 前記燃焼室から排出された未燃炭化水素
を酸化するために機関排気通路内に酸化機能を有する触
媒を配置し、前記複数の排気ガス再循環通路のうちの一
の排気ガス再循環通路の再循環排気ガス取り入れ口を前
記触媒の上流側に配置すると共に、他の排気ガス再循環
通路の再循環排気ガス取り入れ口を前記触媒の下流側に
配置し、機関要求負荷が高い時には前記一の排気ガス再
循環通路を介して再循環排気ガスを前記燃焼室内に供給
し、機関要求負荷が低い時には前記他の排気ガス再循環
通路を介して再循環排気ガスを前記燃焼室内に供給する
ようにした請求項２に記載の内燃機関。 - 【請求項５】 吸入空気量を制御可能な吸気絞り弁をそ
れぞれ備えた複数の機関吸気通路が設けられた請求項２
に記載の内燃機関。 - 【請求項６】 一の機関吸気通路に一の排気ガス再循環
通路が連結されている請求項５に記載の内燃機関。 - 【請求項７】 吸入空気を圧縮するための排気タービン
過給機を設け、前記複数の排気ガス再循環通路のうちの
一の排気ガス再循環通路の再循環排気ガス取り入れ口を
前記排気タービン過給機の排気タービンの上流側に配置
すると共に、他の排気ガス再循環通路の再循環排気ガス
取り入れ口を前記排気タービンの下流側に配置し、機関
要求負荷が高い時には前記一の排気ガス再循環通路を介
して再循環排気ガスを前記燃焼室内に供給し、機関要求
負荷が低い時には前記他の排気ガス再循環通路を介して
再循環排気ガスを前記燃焼室内に供給するようにした請
求項２に記載の内燃機関。 - 【請求項８】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
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、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
大していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料および
その周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤が
ほとんど発生しなくなる内燃機関であって、吸入空気量
を制御可能な吸気絞り弁をそれぞれ備えた複数の機関吸
気通路が設けられた内燃機関。 - 【請求項９】 各機関吸気通路の断面積が互いに異なる
請求項８に記載の内燃機関。 - 【請求項１０】 各吸気絞り弁の全開時の断面積が互い
に異なる請求項９に記載の内燃機関。 - 【請求項１１】 前記煤がほとんど発生しない燃焼が行
われる時、前記燃焼室に供給される吸入空気量を制御す
るために断面積の大きい吸気絞り弁が全閉されると共に
断面積の小さい吸気絞り弁の開度が制御される請求項１
０に記載の内燃機関。 - 【請求項１２】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量
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、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に
増大していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およ
びその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤
がほとんど発生しなくなる内燃機関であって、吸入空気
量を制御可能な吸気絞り弁を備えた機関吸気通路が設け
られると共に、前記吸気絞り弁をバイパスするバイパス
通路と前記バイパス通路を流れる吸入空気量を制御する
ためのバイパス吸入空気制御弁とが設けられた内燃機
関。 - 【請求項１３】 前記燃焼室から排出された未燃炭化水
素を酸化するために機関排気通路内に酸化機能を有する
触媒を配置した請求項１、２、８及び１２のいずれか一
項に記載の内燃機関。 - 【請求項１４】 前記触媒が酸化触媒、三元触媒又はＮ
Ｏｘ吸収剤の少くとも一つからなる請求項１３に記載の
内燃機関。 - 【請求項１５】 前記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排気ガス再循環装置を具
備し、前記不活性ガスが前記機関吸気通路内に再循環さ
れた再循環排気ガスからなる請求項８又は１２に記載の
内燃機関。 - 【請求項１６】 前記煤がほとんど発生しない燃焼であ
る第１の燃焼と、煤の発生量がピークとなる再循環排気
ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される再循環排気ガ
スの量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り換える切換
手段を具備し、前記第１の燃焼から前記第２の燃焼に又
は前記第２の燃焼から前記第１の燃焼に切り換えられる
ときに排気ガス再循環率をステップ状に変化させるよう
にした請求項１、２及び１５のいずれか一項に記載の内
燃機関。 - 【請求項１７】 機関の運転領域を低負荷側の第１の運
転領域と高負荷側の第２の運転領域とに分割し、前記第
１の運転領域では前記第１の燃焼を行い、前記第２の運
転領域では前記第２の燃焼を行うようにした請求項１６
に記載の内燃機関。 - 【請求項１８】 前記第１の燃焼が行われているときの
排気ガス再循環率がほぼ５５パーセント以上であり、前
記第２の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率が
ほぼ５０パーセント以下である請求項１６に記載の内燃
機関。
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