JP3409715B2 - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関Info
- Publication number
- JP3409715B2 JP3409715B2 JP31088198A JP31088198A JP3409715B2 JP 3409715 B2 JP3409715 B2 JP 3409715B2 JP 31088198 A JP31088198 A JP 31088198A JP 31088198 A JP31088198 A JP 31088198A JP 3409715 B2 JP3409715 B2 JP 3409715B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amount
- soot
- fuel
- internal combustion
- negative pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
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Classifications
-
- Y02T10/125—
Landscapes
- Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Braking Systems And Boosters (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より内燃機関、例えばディーゼル機
関においてはＮＯx の発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと
称す）通路により連結し、このＥＧＲ通路を介して排気
ガス、即ちＥＧＲガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、ＥＧＲガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、Ｅ
ＧＲガス量を増大するほど、即ちＥＧＲ率（ＥＧＲガス
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとＮＯx の発生量が低下し、従ってＥＧＲ率を増大す
ればするほどＮＯx の発生量は低下することになる。
関においてはＮＯx の発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと
称す）通路により連結し、このＥＧＲ通路を介して排気
ガス、即ちＥＧＲガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、ＥＧＲガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、Ｅ
ＧＲガス量を増大するほど、即ちＥＧＲ率（ＥＧＲガス
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとＮＯx の発生量が低下し、従ってＥＧＲ率を増大す
ればするほどＮＯx の発生量は低下することになる。
【０００３】このように従来よりＥＧＲ率を増大すれば
ＮＯx の発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらＥＧＲ率を増大させていくとＥＧＲ率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上ＥＧＲ率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるＥ
ＧＲ率がＥＧＲ率の最大許容限界であると考えられてい
る。
ＮＯx の発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらＥＧＲ率を増大させていくとＥＧＲ率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上ＥＧＲ率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるＥ
ＧＲ率がＥＧＲ率の最大許容限界であると考えられてい
る。
【０００４】従って従来よりＥＧＲ率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている。このＥＧＲ率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ３０パーセントから５０パーセントである。
従って従来のディーゼル機関ではＥＧＲ率は最大でも３
０パーセントから５０パーセント程度に抑えられてい
る。
界を越えない範囲内に定められている。このＥＧＲ率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ３０パーセントから５０パーセントである。
従って従来のディーゼル機関ではＥＧＲ率は最大でも３
０パーセントから５０パーセント程度に抑えられてい
る。
【０００５】このように従来ではＥＧＲ率に対して最大
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりＥＧ
Ｒ率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてＮＯ
x およびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてＥＧＲ
率をＮＯx およびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもＮＯx およびスモークの発生量の低
下には限度があり、実際には依然としてかなりの量のＮ
Ｏx およびスモークが発生してしまうのが現状である。
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりＥＧ
Ｒ率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてＮＯ
x およびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてＥＧＲ
率をＮＯx およびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもＮＯx およびスモークの発生量の低
下には限度があり、実際には依然としてかなりの量のＮ
Ｏx およびスモークが発生してしまうのが現状である。
【０００６】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてＥＧＲ率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてＥＧＲ
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてＥＧＲ率を７０パー
セント以上にすると、またＥＧＲガスを強力に冷却した
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる、即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはＮ
Ｏx の発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびＮＯ
x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
程においてＥＧＲ率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてＥＧＲ
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてＥＧＲ率を７０パー
セント以上にすると、またＥＧＲガスを強力に冷却した
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる、即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはＮ
Ｏx の発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびＮＯ
x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
【０００７】即ち、実験研究を重ねた結果判明したこと
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
【０００８】従って、燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。この新たな燃焼システムを採用した内燃
機関については本出願人により既に出願されている（特
願平９−３０５８５０号）。
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。この新たな燃焼システムを採用した内燃
機関については本出願人により既に出願されている（特
願平９−３０５８５０号）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで車両ではブレ
ーキ力を高めるためにブレーキブースタが使用される。
このブレーキブースタはパワーピストンによって分離さ
れた第１室と第２室とを有し、第１室は負圧源に連結さ
れている。また、ブレーキ作用が行われていないときに
は第２室が第１室に連結されており、従ってこのとき第
１室および第２室内には負圧源から負圧が導びかれてい
る。一方、ブレーキペダルが踏込まれると第１室と第２
室との連通が遮断されると同時に第２室が大気に開放さ
れる。従ってこのとき第１室と第２室間に大きな圧力差
が生じ、この圧力差によりパワーピストンが駆動され、
それによって大きなブレーキ力が発生せしめられる。
ーキ力を高めるためにブレーキブースタが使用される。
このブレーキブースタはパワーピストンによって分離さ
れた第１室と第２室とを有し、第１室は負圧源に連結さ
れている。また、ブレーキ作用が行われていないときに
は第２室が第１室に連結されており、従ってこのとき第
１室および第２室内には負圧源から負圧が導びかれてい
る。一方、ブレーキペダルが踏込まれると第１室と第２
室との連通が遮断されると同時に第２室が大気に開放さ
れる。従ってこのとき第１室と第２室間に大きな圧力差
が生じ、この圧力差によりパワーピストンが駆動され、
それによって大きなブレーキ力が発生せしめられる。
【００１０】このようにブレーキブースタを使用する場
合には負圧源が必要となる。この場合、吸気通路内に大
きな負圧が発生する内燃機関においては吸気通路内に発
生する負圧を負圧源として用いることができるが圧縮着
火式内燃機関では通常吸気通路内に大きな負圧が発生せ
ず、従って圧縮着火式内燃機関では通常機関駆動の負圧
ポンプを用いざるを得ない。
合には負圧源が必要となる。この場合、吸気通路内に大
きな負圧が発生する内燃機関においては吸気通路内に発
生する負圧を負圧源として用いることができるが圧縮着
火式内燃機関では通常吸気通路内に大きな負圧が発生せ
ず、従って圧縮着火式内燃機関では通常機関駆動の負圧
ポンプを用いざるを得ない。
【００１１】しかしながら新たな燃焼方法はたとえ圧縮
着火式内燃機関に適用した場合であっても吸気通路内に
大きな負圧が発生し、従って新たな燃焼方法を用いた場
合には吸気通路内に発生する負圧を負圧源として用いる
ことができる。
着火式内燃機関に適用した場合であっても吸気通路内に
大きな負圧が発生し、従って新たな燃焼方法を用いた場
合には吸気通路内に発生する負圧を負圧源として用いる
ことができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】従って１番目の発明で
は、燃焼室内に供給される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
に供給される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
内燃機関において、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に供給される不活性ガス量を多くす
ることによって燃焼室内における燃焼時の燃料およびそ
の周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度
に抑制し、機関吸気通路内にスロットル弁を配置し、ス
ロットル弁下流の吸気通路内に発生した負圧をブレーキ
ブースタ内に導びくようにしている。
は、燃焼室内に供給される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
に供給される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
内燃機関において、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に供給される不活性ガス量を多くす
ることによって燃焼室内における燃焼時の燃料およびそ
の周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度
に抑制し、機関吸気通路内にスロットル弁を配置し、ス
ロットル弁下流の吸気通路内に発生した負圧をブレーキ
ブースタ内に導びくようにしている。
【００１３】２番目の発明では１番目の発明において、
ブレーキブースタ内に導びかれた負圧が予め定められた
設定負圧よりも小さくなったときにはスロットル弁の開
度を小さくするようにしている３番目の発明では２番目
の発明において、上述の設定負圧は車両速度が高くなる
につれて大きくされる。
ブレーキブースタ内に導びかれた負圧が予め定められた
設定負圧よりも小さくなったときにはスロットル弁の開
度を小さくするようにしている３番目の発明では２番目
の発明において、上述の設定負圧は車両速度が高くなる
につれて大きくされる。
【００１４】4 番目の発明では１番目の発明において、
不活性ガスがスロットル弁下流の吸気通路内に供給され
る再循環排気ガスからなり、再循環排気ガスの供給量を
制御するための再循環排気ガス制御弁を具備し、ブレー
キブースタ内に導びかれた負圧が予め定められた設定負
圧よりも小さくなったときには再循環排気ガス制御弁の
開度を小さくするようにしている。
不活性ガスがスロットル弁下流の吸気通路内に供給され
る再循環排気ガスからなり、再循環排気ガスの供給量を
制御するための再循環排気ガス制御弁を具備し、ブレー
キブースタ内に導びかれた負圧が予め定められた設定負
圧よりも小さくなったときには再循環排気ガス制御弁の
開度を小さくするようにしている。
【００１５】５番目の発明では４番目の発明において、
再循環排気ガス制御弁の開度が小さくされたときには燃
料噴射時期が遅くされる。６番目の発明では１番目の発
明において、不活性ガスがスロットル弁下流の吸気通路
内に供給される再循環排気ガスからなり、再循環排気ガ
スの供給量を制御するための再循環排気ガス制御弁を具
備し、ブレーキブースタ内に導びかれた負圧が予め定め
られた設定負圧よりも小さくなったときにはまず初めに
スロットル弁の開度が小さくされ、それでも依然として
ブレーキブースタ内に導びかれた負圧が予め定められた
設定負圧よりも小さいときには再循環排気ガス制御弁の
開度を小さくするようにしている。
再循環排気ガス制御弁の開度が小さくされたときには燃
料噴射時期が遅くされる。６番目の発明では１番目の発
明において、不活性ガスがスロットル弁下流の吸気通路
内に供給される再循環排気ガスからなり、再循環排気ガ
スの供給量を制御するための再循環排気ガス制御弁を具
備し、ブレーキブースタ内に導びかれた負圧が予め定め
られた設定負圧よりも小さくなったときにはまず初めに
スロットル弁の開度が小さくされ、それでも依然として
ブレーキブースタ内に導びかれた負圧が予め定められた
設定負圧よりも小さいときには再循環排気ガス制御弁の
開度を小さくするようにしている。
【００１６】７番目の発明では６番目の発明において、
再循環排気ガス制御弁の開度が小さくされたときには燃
料噴射時期が遅くされる。８番目の発明では６番目の発
明において、スロットル弁の開度は空燃比が予め定めら
れた空燃比となるまで小さくされる。９番目の発明では
１番目の発明において、不活性ガスがスロットル弁下流
の吸気通路内に供給される再循環排気ガスからなり、排
気ガス再循環率がほぼ５５パーセント以上である。
再循環排気ガス制御弁の開度が小さくされたときには燃
料噴射時期が遅くされる。８番目の発明では６番目の発
明において、スロットル弁の開度は空燃比が予め定めら
れた空燃比となるまで小さくされる。９番目の発明では
１番目の発明において、不活性ガスがスロットル弁下流
の吸気通路内に供給される再循環排気ガスからなり、排
気ガス再循環率がほぼ５５パーセント以上である。
【００１７】１０番目の発明では１番目の発明におい
て、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置して
いる。１１番目の発明では１０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。１２番目の発明では１番目の発明におい
て、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼
室内に供給される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に供給される不活性ガス量が少い
第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備してい
る。
て、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置して
いる。１１番目の発明では１０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。１２番目の発明では１番目の発明におい
て、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼
室内に供給される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に供給される不活性ガス量が少い
第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備してい
る。
【００１８】１３番目の発明では１２番目の発明におい
て、機関の運転領域を低負荷側の第１の運転領域と高負
荷側の第２の運転領域に分割し、第１の運転領域では第
１の燃焼を行い、第２の運転領域では第２の燃焼を行う
ようにしている。
て、機関の運転領域を低負荷側の第１の運転領域と高負
荷側の第２の運転領域に分割し、第１の運転領域では第
１の燃焼を行い、第２の運転領域では第２の燃焼を行う
ようにしている。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は本発明を４ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図１を参
照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３は
シリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気
制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は
排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は
対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結
され、サージタンク１２は吸気ダクト１３およびインタ
ークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャー
ジャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コ
ンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエア
クリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステッ
プモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置
される。
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図１を参
照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３は
シリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気
制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は
排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は
対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結
され、サージタンク１２は吸気ダクト１３およびインタ
ークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャー
ジャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コ
ンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエア
クリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステッ
プモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置
される。
【００２０】一方、排気ポート１０は排気マニホルド２
１および排気管２２を介して排気ターボチャージャ１５
の排気タービン２３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２１内には空燃比センサ２７が配置され
る。
１および排気管２２を介して排気ターボチャージャ１５
の排気タービン２３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２１内には空燃比センサ２７が配置され
る。
【００２１】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ＥＧＲ通路２９を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路
２９内にはステップモータ３０により駆動されるＥＧＲ
制御弁３１が配置される。また、ＥＧＲ通路２９内には
ＥＧＲ通路２９内を流れる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
例では機関冷却水がインタークーラ３２内に導びかれ、
機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７と
はＥＧＲ通路２９を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路
２９内にはステップモータ３０により駆動されるＥＧＲ
制御弁３１が配置される。また、ＥＧＲ通路２９内には
ＥＧＲ通路２９内を流れる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
例では機関冷却水がインタークーラ３２内に導びかれ、
機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００２２】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。
【００２３】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。空燃比センサ２７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、燃料圧セン
サ３６の出力信号も対応するＡＤ変換器４７を介して入
力ポート４５に入力される。スロットル弁２０上流の空
気吸込管１７内には吸入空気の質量を検出するための質
量流量計３７が配置され、この質量流量計３７の出力信
号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に
入力される。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５
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５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応す
るＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。また、入力ポート４５にはクランクシャフトが例え
ば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角
センサ５２が接続される。更に入力ポート４５には車速
を表す車速センサ５３の出力パルスが入力される。一
方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃
料噴射弁６、スロットル弁制御用ステップモータ１９、
ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０および燃料ポン
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。空燃比センサ２７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、燃料圧セン
サ３６の出力信号も対応するＡＤ変換器４７を介して入
力ポート４５に入力される。スロットル弁２０上流の空
気吸込管１７内には吸入空気の質量を検出するための質
量流量計３７が配置され、この質量流量計３７の出力信
号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に
入力される。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５
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５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応す
るＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。また、入力ポート４５にはクランクシャフトが例え
ば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角
センサ５２が接続される。更に入力ポート４５には車速
を表す車速センサ５３の出力パルスが入力される。一
方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃
料噴射弁６、スロットル弁制御用ステップモータ１９、
ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０および燃料ポン
プ３５に接続される。
【００２４】スロットル弁２０下流の空気吸込管１７は
負圧導管６１を介してブレーキブースタ６０に連結され
る。このブレーキブースタ６０は図２に示されるように
パワーピストン６３と、パワーピストン６３の両側に形
成された第１室６４および第２室６５と、プランジャ６
６を備えた作動ロッド６７と、作動弁６８とを具備す
る。パワーピストン６３にはプッシュロッド６９が固定
され、このプッシュロッド６９によってブレーキ油圧を
発生するマスタシリンダ７０が駆動される。また、作動
ロッド６７はブレーキペダル７１に連結される。
負圧導管６１を介してブレーキブースタ６０に連結され
る。このブレーキブースタ６０は図２に示されるように
パワーピストン６３と、パワーピストン６３の両側に形
成された第１室６４および第２室６５と、プランジャ６
６を備えた作動ロッド６７と、作動弁６８とを具備す
る。パワーピストン６３にはプッシュロッド６９が固定
され、このプッシュロッド６９によってブレーキ油圧を
発生するマスタシリンダ７０が駆動される。また、作動
ロッド６７はブレーキペダル７１に連結される。
【００２５】負圧導管６１は第１室６４に連結され、こ
の負圧導管６１内に第１室６４から空気吸込管１７内に
向けてのみ流通可能な逆止弁６２が配置されている。第
１室６４内の負圧よりも大きな負圧が空気吸込管１７内
に発生すると逆止弁６２が開弁し、斯くして第１室６４
内の負圧は空気吸込管１７内に発生する最大負圧に維持
される。
の負圧導管６１内に第１室６４から空気吸込管１７内に
向けてのみ流通可能な逆止弁６２が配置されている。第
１室６４内の負圧よりも大きな負圧が空気吸込管１７内
に発生すると逆止弁６２が開弁し、斯くして第１室６４
内の負圧は空気吸込管１７内に発生する最大負圧に維持
される。
【００２６】図２に示されるようにブレーキペダル７１
が解放されているときには第１室６４と第２室６５とは
一対の連通路７２，７３を介して互いに連通しており、
従って第１室６４と第２室６５内には同一負圧が発生し
ている。次いでブレーキペダル７１が踏込まれると作動
弁６８が作動ロッド６７と共に左方に移動する。その結
果連通路７２が作動弁６８により遮断され、プランジャ
６６が作動弁６８から離れるために第２室６５は大気連
通路７４を介して大気に開放され、斯くして第２室６５
内は大気圧となる。従って第１室６４と第２室６５間に
は圧力差が発生し、この圧力差によってパワーピストン
６３が左方に移動せしめられる。
が解放されているときには第１室６４と第２室６５とは
一対の連通路７２，７３を介して互いに連通しており、
従って第１室６４と第２室６５内には同一負圧が発生し
ている。次いでブレーキペダル７１が踏込まれると作動
弁６８が作動ロッド６７と共に左方に移動する。その結
果連通路７２が作動弁６８により遮断され、プランジャ
６６が作動弁６８から離れるために第２室６５は大気連
通路７４を介して大気に開放され、斯くして第２室６５
内は大気圧となる。従って第１室６４と第２室６５間に
は圧力差が発生し、この圧力差によってパワーピストン
６３が左方に移動せしめられる。
【００２７】一方、ブレーキペダル７１が解放されると
プランジャ６６によって大気連通路７４が閉鎖され、各
連通路７２，７３が開放されるので第１室６４と第２室
６５は再び連通路７２，７３を介して互いに連通する。
ブレーキブースタ６０には第１室６４内の絶対圧を検出
するための圧力センサ７５が取付けられ、この圧力セン
サ７５の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入
力ポート４５に入力される。
プランジャ６６によって大気連通路７４が閉鎖され、各
連通路７２，７３が開放されるので第１室６４と第２室
６５は再び連通路７２，７３を介して互いに連通する。
ブレーキブースタ６０には第１室６４内の絶対圧を検出
するための圧力センサ７５が取付けられ、この圧力セン
サ７５の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入
力ポート４５に入力される。
【００２８】図３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３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３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３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３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。
【００２９】図３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。
【００３０】図４（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４（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４（Ａ）と図４（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４（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図４
（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４（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４（Ａ）と図４（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４（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図４
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【００３１】図３および図４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３
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４からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図４（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３
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４からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図４（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。
【００３２】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３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５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５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３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３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５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５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３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。
【００３３】図３および図４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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】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。
【００４０】図６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６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６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。
【００４１】図６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６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６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。
【００４２】また、図６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６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６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。
【００４３】図７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７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７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。
【００４４】図７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７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７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７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７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７
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７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７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７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７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７
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。
【００４５】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７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７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。
【００４６】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７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７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。
【００４７】ところが図１に示されるようにＥＧＲ通路
２９を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
１５の空気吸込管１７内にＥＧＲガスを再循環させると
要求負荷がＬo よりも大きい領域においてＥＧＲ率を５
５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。
２９を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
１５の空気吸込管１７内にＥＧＲガスを再循環させると
要求負荷がＬo よりも大きい領域においてＥＧＲ率を５
５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。
【００４８】なお、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が全開せしめられ、スロットル弁２０が若干閉弁
せしめられる。前述したように図７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７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７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。
ＥＧＲ率を５５パーセント以上にする際にはＥＧＲ制御
弁３１が全開せしめられ、スロットル弁２０が若干閉弁
せしめられる。前述したように図７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７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７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。
【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、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。
【００５１】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施例では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃料
およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停
止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼を
行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即ち
従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少い燃焼のことを言う。
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施例では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃料
およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停
止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼を
行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即ち
従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少い燃焼のことを言う。
【００５２】図８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８において縦軸ＴＱは要求トルクを示して
おり、横軸Ｎは機関回転数を示している。また、図８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８において縦軸ＴＱは要求トルクを示して
おり、横軸Ｎは機関回転数を示している。また、図８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。
【００５３】即ち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ
にあって低温燃焼が行われているときに要求トルクＴＱ
が機関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越え
ると運転領域が第２の運転領域IIに移ったと判断され、
従来の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求トル
クＴＱが機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）
よりも低くなると運転領域が第１の運転領域Ｉに移った
と判断され、再び低温燃焼が行われる。
にあって低温燃焼が行われているときに要求トルクＴＱ
が機関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越え
ると運転領域が第２の運転領域IIに移ったと判断され、
従来の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求トル
クＴＱが機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）
よりも低くなると運転領域が第１の運転領域Ｉに移った
と判断され、再び低温燃焼が行われる。
【００５４】このように第１の境界Ｘ（Ｎ）と第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも低トルク側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との
二つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の
理由は、第２の運転領域IIの高トルク側では比較的燃焼
温度が高く、このとき要求トルクＴＱが第１の境界Ｘ
（Ｎ）より低くなったとしてもただちに低温燃焼を行え
ないからである。即ち、要求トルクＴＱがかなり低くな
ったとき、即ち第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったと
きでなければただちに低温燃焼が開始されないからであ
る。第２の理由は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域II
間の運転領域の変化に対してヒステリシスを設けるため
である。
界Ｘ（Ｎ）よりも低トルク側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との
二つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の
理由は、第２の運転領域IIの高トルク側では比較的燃焼
温度が高く、このとき要求トルクＴＱが第１の境界Ｘ
（Ｎ）より低くなったとしてもただちに低温燃焼を行え
ないからである。即ち、要求トルクＴＱがかなり低くな
ったとき、即ち第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったと
きでなければただちに低温燃焼が開始されないからであ
る。第２の理由は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域II
間の運転領域の変化に対してヒステリシスを設けるため
である。
【００５５】ところで機関の運転状態が第１の運転領域
Ｉにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。この
とき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒２５により良好に酸化せしめられる。触媒２
５としては酸化触媒、三元触媒、又はＮＯx 吸収剤を用
いることができる。ＮＯx 吸収剤は燃焼室５内における
平均空燃比がリーンのときにＮＯx を吸収し、燃焼室５
内における平均空燃比がリッチになるとＮＯx を放出す
る機能を有する。
Ｉにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。この
とき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒２５により良好に酸化せしめられる。触媒２
５としては酸化触媒、三元触媒、又はＮＯx 吸収剤を用
いることができる。ＮＯx 吸収剤は燃焼室５内における
平均空燃比がリーンのときにＮＯx を吸収し、燃焼室５
内における平均空燃比がリッチになるとＮＯx を放出す
る機能を有する。
【００５６】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。
【００５７】酸化触媒はもとより、三元触媒およびＮＯ
x 吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く
三元触媒およびＮＯx 吸収剤を触媒２５として用いるこ
とができる。図９は空燃比センサ２７の出力を示してい
る。図９に示されたように空燃比センサ２７の出力電流
Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比セン
サ２７の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。
x 吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く
三元触媒およびＮＯx 吸収剤を触媒２５として用いるこ
とができる。図９は空燃比センサ２７の出力を示してい
る。図９に示されたように空燃比センサ２７の出力電流
Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比セン
サ２７の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。
【００５８】次に図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。図１０は要求トルクＴＱに対するスロッ
トル弁２０の開度、ＥＧＲ制御弁３１の開度、ＥＧＲ
率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図１
０に示されるように要求トルクＴＱの低い第１の運転領
域Ｉではスロットル弁２０の開度は要求トルクＴＱが高
くなるにつれて全閉近くから２／３開度程度まで徐々に
増大せしめられ、ＥＧＲ制御弁３１の開度は要求トルク
ＴＱ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１０に示される例では第１の
運転領域ＩではＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとされて
おり、空燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とさ
れている。
および第２の運転領域IIにおける運転制御について概略
的に説明する。図１０は要求トルクＴＱに対するスロッ
トル弁２０の開度、ＥＧＲ制御弁３１の開度、ＥＧＲ
率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図１
０に示されるように要求トルクＴＱの低い第１の運転領
域Ｉではスロットル弁２０の開度は要求トルクＴＱが高
くなるにつれて全閉近くから２／３開度程度まで徐々に
増大せしめられ、ＥＧＲ制御弁３１の開度は要求トルク
ＴＱ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１０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。
【００５９】言い換えると第１の運転領域ＩではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁２０の
開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度が制御される。な
お、このとき空燃比は空燃比センサ２７の出力信号に基
づいてＥＧＲ制御弁３１の開度を補正することによって
目標リーン空燃比に制御される。また、第１の運転領域
Ｉでは圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴射が行われる。この
場合、噴射開始時期θＳは要求トルクＴＱが高くなるに
つれて遅くなり、噴射完了時期θＥも噴射開始時期θＳ
が遅くなるにつれて遅くなる。
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁２０の
開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度が制御される。な
お、このとき空燃比は空燃比センサ２７の出力信号に基
づいてＥＧＲ制御弁３１の開度を補正することによって
目標リーン空燃比に制御される。また、第１の運転領域
Ｉでは圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴射が行われる。この
場合、噴射開始時期θＳは要求トルクＴＱ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２０は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
３１も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２
０を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体１の振動を抑制するためにスロッ
トル弁２０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
弁２０は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
３１も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２
０を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体１の振動を抑制するためにスロッ
トル弁２０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００６１】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１０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６）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１０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６）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では第２の燃焼、即ち従
来から行われている燃焼が行われる。この燃焼方法では
煤およびＮＯx が若干発生するが低温燃焼に比べて熱効
率は高く、従って機関の運転領域が第１の運転領域Ｉか
ら第２の運転領域IIに変わると図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。この第２の運
転領域IIではスロットル弁２０は一部を除いて全開状態
に保持され、ＥＧＲ制御弁３１の開度は要求トルクＴＱ
が高くなると次第に小さくされる。また、この運転領域
IIではＥＧＲ率は要求トルクＴＱが高くなるほど低くな
り、空燃比は要求トルクＴＱが高くなるほど小さくな
る。ただし、空燃比は要求トルクＴＱが高くなってもリ
ーン空燃比とされる。また、第２の運転領域IIでは噴射
開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
来から行われている燃焼が行われる。この燃焼方法では
煤およびＮＯx が若干発生するが低温燃焼に比べて熱効
率は高く、従って機関の運転領域が第１の運転領域Ｉか
ら第２の運転領域IIに変わると図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。この第２の運
転領域IIではスロットル弁２０は一部を除いて全開状態
に保持され、ＥＧＲ制御弁３１の開度は要求トルクＴＱ
が高くなると次第に小さくされる。また、この運転領域
IIではＥＧＲ率は要求トルクＴＱが高くなるほど低くな
り、空燃比は要求トルクＴＱが高くなるほど小さくな
る。ただし、空燃比は要求トルクＴＱが高くなってもリ
ーン空燃比とされる。また、第２の運転領域IIでは噴射
開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
【００６３】図１１（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセ
ルペダル５０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を
示している。なお、図１１（Ａ）において各曲線は等ト
ルク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトル
クが零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝
ａ，ＴＱ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求ト
ルクが高くなる。図１１（Ａ）に示される要求トルクＴ
Ｑは図１１（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル５０
の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ４２内に記憶されている。本発明では図１１
（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル５０の踏込み量
Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず初
めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射
量等が算出される。
ルペダル５０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を
示している。なお、図１１（Ａ）において各曲線は等ト
ルク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトル
クが零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝
ａ，ＴＱ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求ト
ルクが高くなる。図１１（Ａ）に示される要求トルクＴ
Ｑは図１１（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル５０
の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ４２内に記憶されている。本発明では図１１
（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル５０の踏込み量
Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず初
めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射
量等が算出される。
【００６４】図１２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１２において、Ａ／Ｆ＝１
５．５，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１５．５，１６，１
７，１８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１２に示されるように第
１の運転領域Ｉでは空燃比がリーンとなっており、更に
第１の運転領域Ｉでは要求トルクＴＱが低くなるほど空
燃比Ａ／Ｆがリーンとされる。
燃比Ａ／Ｆを示している。図１２において、Ａ／Ｆ＝１
５．５，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１５．５，１６，１
７，１８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１２に示されるように第
１の運転領域Ｉでは空燃比がリーンとなっており、更に
第１の運転領域Ｉでは要求トルクＴＱが低くなるほど空
燃比Ａ／Ｆがリーンとされる。
【００６５】即ち、要求トルクＴＱが低くなるほど燃焼
による発熱量が少くなる。従って要求トルクＴＱが低く
なるほどＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことが
できる。ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、
従って図１２に示されるように要求トルクＴＱが低くな
るにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。空燃比が
大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り
空燃比をリーンにするために本発明による実施例では要
求トルクＴＱが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが大
きくされる。
による発熱量が少くなる。従って要求トルクＴＱが低く
なるほどＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことが
できる。ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、
従って図１２に示されるように要求トルクＴＱが低くな
るにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。空燃比が
大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り
空燃比をリーンにするために本発明による実施例では要
求トルクＴＱが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが大
きくされる。
【００６６】図１３（Ａ）は第１の運転領域Ｉにおける
噴射量Ｑを示しており、図１３（Ｂ）は第１の運転領域
Ｉにおける噴射開始時期θＳを示している。図１３
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉにおける噴射
量Ｑは要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として
マップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されており、図１
３（Ｂ）に示されるように第１の運転領域Ｉにおける噴
射開始時期θＳも要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの
関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されて
いる。
噴射量Ｑを示しており、図１３（Ｂ）は第１の運転領域
Ｉにおける噴射開始時期θＳを示している。図１３
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉにおける噴射
量Ｑは要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として
マップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されており、図１
３（Ｂ）に示されるように第１の運転領域Ｉにおける噴
射開始時期θＳも要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの
関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されて
いる。
【００６７】また、空燃比を図１２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１４（Ａ）に示されるように要求トルクＴＱおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２
内に記憶されており、空燃比を図１２に示す目標空燃比
Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁３１の目標開度Ｓ
Ｅが図１４（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４
２内に記憶されている。
／Ｆとするのに必要なスロットル弁２０の目標開度ＳＴ
が図１４（Ａ）に示されるように要求トルクＴＱおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２
内に記憶されており、空燃比を図１２に示す目標空燃比
Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁３１の目標開度Ｓ
Ｅが図１４（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４
２内に記憶されている。
【００６８】図１５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１５においてＡ／Ｆ＝２４，Ａ／Ｆ＝３
５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で示される各曲線は夫
々目標空燃比２４，３５，４５，６０を示している。図
１６（Ａ）は第２の運転領域IIにおける噴射量Ｑを示し
ており、図１６（Ｂ）は第２の運転領域IIにおける噴射
開始時期θＳを示している。図１６（Ａ）に示されるよ
うに第２の運転領域IIにおける噴射量Ｑは要求トルクＴ
Ｑおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲ
ＯＭ４２内に記憶されており、図１６（Ｂ）に示される
ように第２の運転領域IIにおける噴射開始時期θＳも要
求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの
形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比を示して
いる。なお、図１５においてＡ／Ｆ＝２４，Ａ／Ｆ＝３
５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で示される各曲線は夫
々目標空燃比２４，３５，４５，６０を示している。図
１６（Ａ）は第２の運転領域IIにおける噴射量Ｑを示し
ており、図１６（Ｂ）は第２の運転領域IIにおける噴射
開始時期θＳを示している。図１６（Ａ）に示されるよ
うに第２の運転領域IIにおける噴射量Ｑは要求トルクＴ
Ｑおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲ
ＯＭ４２内に記憶されており、図１６（Ｂ）に示される
ように第２の運転領域IIにおける噴射開始時期θＳも要
求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの
形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００６９】また、空燃比を図１５に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁２０の目標開度ＳＴが図１
７（Ａ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回
転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記
憶されており、空燃比を図１５に示す目標空燃比とする
のに必要なＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが図１７
（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回転
数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶
されている。
するのに必要なスロットル弁２０の目標開度ＳＴが図１
７（Ａ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回
転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記
憶されており、空燃比を図１５に示す目標空燃比とする
のに必要なＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが図１７
（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回転
数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶
されている。
【００７０】ところで図２に示されるブレーキブースタ
６０では第１室６４内の絶対圧と第２室６５内の絶対圧
との圧力差が大きくなるほどブレーキ作用時におけるブ
レーキ力は高くなる。云い換えると第１室６４内の絶対
圧が小さくなるほど、即ち第１室６４内の負圧が大きく
なるほどブレーキ作用時におけるブレーキ力は高くな
る。ところで車両を良好に制動させるためには車速が速
いほど大きなブレーキ力を必要とし、従って最低必要と
される第１室６４内の負圧は車速が速くなるほど大きく
することが好ましい。そこで本発明による実施例では図
１８に示されるように車速ＳＰが速くなるにつれて低下
する第１室６４内の絶対圧の目標限界値ｔＰを予め定め
ておき、第１室６４内の絶対圧がこの目標限界値ｔＰよ
りも高くならないようにしている。
６０では第１室６４内の絶対圧と第２室６５内の絶対圧
との圧力差が大きくなるほどブレーキ作用時におけるブ
レーキ力は高くなる。云い換えると第１室６４内の絶対
圧が小さくなるほど、即ち第１室６４内の負圧が大きく
なるほどブレーキ作用時におけるブレーキ力は高くな
る。ところで車両を良好に制動させるためには車速が速
いほど大きなブレーキ力を必要とし、従って最低必要と
される第１室６４内の負圧は車速が速くなるほど大きく
することが好ましい。そこで本発明による実施例では図
１８に示されるように車速ＳＰが速くなるにつれて低下
する第１室６４内の絶対圧の目標限界値ｔＰを予め定め
ておき、第１室６４内の絶対圧がこの目標限界値ｔＰよ
りも高くならないようにしている。
【００７１】ところで本発明による実施例では前述した
ように低温燃焼のもとでアイドリング運転が行われると
きにはスロットル弁２０およびＥＧＲ制御弁３１は全閉
近くまで閉弁せしめられ、斯くしてこのときスロットル
弁２０下流の空気吸込管１７内には大きな負圧が発生す
る。また、アイドリング運転時でなくても要求トルクＴ
Ｑが小さいときには図１０からわかるようにスロットル
弁２０およびＥＧＲ制御弁３１の開度が小さくなり、従
ってこのときにもスロットル弁２０下流の空気吸込管１
７内には大きな負圧が発生する。
ように低温燃焼のもとでアイドリング運転が行われると
きにはスロットル弁２０およびＥＧＲ制御弁３１は全閉
近くまで閉弁せしめられ、斯くしてこのときスロットル
弁２０下流の空気吸込管１７内には大きな負圧が発生す
る。また、アイドリング運転時でなくても要求トルクＴ
Ｑが小さいときには図１０からわかるようにスロットル
弁２０およびＥＧＲ制御弁３１の開度が小さくなり、従
ってこのときにもスロットル弁２０下流の空気吸込管１
７内には大きな負圧が発生する。
【００７２】更に本発明による実施例では減速運転時に
燃料噴射が停止せしめられ、このときスロットル弁２０
が全閉せしめられる。スロットル弁２０が全閉せしめら
れるとスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の負圧
および燃焼室５内の負圧は極度に大きくなり、その結果
ピストン４とシリンダボア内壁面間の潤滑油が燃焼室５
内に吸い出されるという問題を生じる。そこで本発明で
は燃焼室５内の負圧がいくらか小さくなるようにスロッ
トル弁２０が全閉せしめられたときにはＥＧＲ制御弁３
１が予め定められた開度に開弁保持される。とは言って
もこのときスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内に
は大きな負圧が発生する。
燃料噴射が停止せしめられ、このときスロットル弁２０
が全閉せしめられる。スロットル弁２０が全閉せしめら
れるとスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の負圧
および燃焼室５内の負圧は極度に大きくなり、その結果
ピストン４とシリンダボア内壁面間の潤滑油が燃焼室５
内に吸い出されるという問題を生じる。そこで本発明で
は燃焼室５内の負圧がいくらか小さくなるようにスロッ
トル弁２０が全閉せしめられたときにはＥＧＲ制御弁３
１が予め定められた開度に開弁保持される。とは言って
もこのときスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内に
は大きな負圧が発生する。
【００７３】このように本発明による実施例では要求ト
ルクＴＱが小さくなればスロットル弁２０下流の空気吸
込管１７内に大きな負圧が発生し、減速運転時にもスロ
ットル弁２０下流の空気吸込管１７内に大きな負圧が発
生するのでブレーキブースタ６０の第１室６４内の絶対
圧は通常、図１８に示される目標限界値ｔＰよりもはる
かに小さくなっている。しかしながら何らかの原因でも
って第１室６４内の絶対圧が図１８に示される目標限界
値ｔＰ以上になる可能性がある。
ルクＴＱが小さくなればスロットル弁２０下流の空気吸
込管１７内に大きな負圧が発生し、減速運転時にもスロ
ットル弁２０下流の空気吸込管１７内に大きな負圧が発
生するのでブレーキブースタ６０の第１室６４内の絶対
圧は通常、図１８に示される目標限界値ｔＰよりもはる
かに小さくなっている。しかしながら何らかの原因でも
って第１室６４内の絶対圧が図１８に示される目標限界
値ｔＰ以上になる可能性がある。
【００７４】そこで本発明ではブレーキブースタ６０の
第１室６４内の絶対圧が図１８に示される目標限界値ｔ
Ｐよりも高くなった場合には低温燃焼が行われていると
きにスロットル弁２０又はＥＧＲ制御弁３１を徐々に閉
弁せしめるようにしている。即ち、スロットル弁２０が
閉弁せしめられるとスロットル弁２０下流の空気吸込管
１７内の絶対圧は低下し、ＥＧＲ制御弁３１が閉弁せし
められてもスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の
絶対圧が低下するのでスロットル弁２０又はＥＧＲ制御
弁３１を閉弁することによって第１室６４内の絶対圧を
低下させることができる。
第１室６４内の絶対圧が図１８に示される目標限界値ｔ
Ｐよりも高くなった場合には低温燃焼が行われていると
きにスロットル弁２０又はＥＧＲ制御弁３１を徐々に閉
弁せしめるようにしている。即ち、スロットル弁２０が
閉弁せしめられるとスロットル弁２０下流の空気吸込管
１７内の絶対圧は低下し、ＥＧＲ制御弁３１が閉弁せし
められてもスロットル弁２０下流の空気吸込管１７内の
絶対圧が低下するのでスロットル弁２０又はＥＧＲ制御
弁３１を閉弁することによって第１室６４内の絶対圧を
低下させることができる。
【００７５】なお、本発明による具体例ではブレーキブ
ースタ６０の第１室６４内の絶対圧が目標限界値ｔＰよ
りも高くなった場合にはまず初めにスロットル弁２０が
徐々に閉弁せしめられる。スロットル弁２０が閉弁せし
められると空燃比が徐々に小さくなり、空燃比が予め定
められた空燃比、例えば理論空燃比になったときには今
度はＥＧＲ制御弁３１が徐々に閉弁せしめられる。
ースタ６０の第１室６４内の絶対圧が目標限界値ｔＰよ
りも高くなった場合にはまず初めにスロットル弁２０が
徐々に閉弁せしめられる。スロットル弁２０が閉弁せし
められると空燃比が徐々に小さくなり、空燃比が予め定
められた空燃比、例えば理論空燃比になったときには今
度はＥＧＲ制御弁３１が徐々に閉弁せしめられる。
【００７６】即ち、低温燃焼にはＥＧＲ率が大きな影響
を与え、この場合スロットル弁２０の開度を変えた場合
の方がＥＧＲ制御弁３１の開度を変えた場合に比べてＥ
ＧＲ率の変化は小さくなる。しかもこのときスロットル
弁２０下流の空気吸込管１７内の絶対圧の低下量が大き
くなる。従って本発明による実施例ではスロットル弁２
０をＥＧＲ制御弁３１よりも先に閉弁させるようにして
いる。なお、ＥＧＲ制御弁３１が閉弁せしめられてＥＧ
Ｒ率が低下すると最適な噴射時期は遅くなる。従って本
発明による実施例ではＥＧＲ制御弁３１が閉弁せしめら
れるにつれて噴射開始時期が遅くされる。
を与え、この場合スロットル弁２０の開度を変えた場合
の方がＥＧＲ制御弁３１の開度を変えた場合に比べてＥ
ＧＲ率の変化は小さくなる。しかもこのときスロットル
弁２０下流の空気吸込管１７内の絶対圧の低下量が大き
くなる。従って本発明による実施例ではスロットル弁２
０をＥＧＲ制御弁３１よりも先に閉弁させるようにして
いる。なお、ＥＧＲ制御弁３１が閉弁せしめられてＥＧ
Ｒ率が低下すると最適な噴射時期は遅くなる。従って本
発明による実施例ではＥＧＲ制御弁３１が閉弁せしめら
れるにつれて噴射開始時期が遅くされる。
【００７７】次に図１９を参照しつつ燃料噴射を停止す
べきことを示す噴射停止フラグの処理ルーチンについて
説明する。図１９を参照すると先ず初めにステップ１０
０において噴射停止フラグがセットされているか否かが
判別される。噴射停止フラグがセットされていないとき
にはステップ１０１に進んでアクセルペダル５０の踏込
み量Ｌが零であるか否かが判別される。Ｌ＝０のときに
はステップ１０２に進んで機関回転数Ｎが一定値、例え
ば１３００r.p.m.よりも高いか否かが判別される。Ｎ＞
１３００r.p.m.のときにはステップ１０３に進む。即
ち、Ｌ＝０でかつＮ＞１３００r.p.m.のときには減速運
転時であると判断され、このときステップ１０３に進ん
で噴射停止フラグがセットされる。
べきことを示す噴射停止フラグの処理ルーチンについて
説明する。図１９を参照すると先ず初めにステップ１０
０において噴射停止フラグがセットされているか否かが
判別される。噴射停止フラグがセットされていないとき
にはステップ１０１に進んでアクセルペダル５０の踏込
み量Ｌが零であるか否かが判別される。Ｌ＝０のときに
はステップ１０２に進んで機関回転数Ｎが一定値、例え
ば１３００r.p.m.よりも高いか否かが判別される。Ｎ＞
１３００r.p.m.のときにはステップ１０３に進む。即
ち、Ｌ＝０でかつＮ＞１３００r.p.m.のときには減速運
転時であると判断され、このときステップ１０３に進ん
で噴射停止フラグがセットされる。
【００７８】噴射停止フラグがセットされるとステップ
１００からステップ１０４に進んでアクセルペダル５０
の踏込み量Ｌが零でないか否かが判別される。Ｌ＝０の
ときにはステップ１０５に進んで機関回転数Ｎが一定
値、例えば９００r.p.m.よりも低くなったか否かが判別
される。Ｎ＜９００r.p.m.になるとステップ１０６に進
んで噴射停止フラグがリセットされる。一方、ステップ
１０４においてＬ＝０でないと判断されたときにもステ
ップ１０６に進み、噴射停止フラグがリセットされる。
１００からステップ１０４に進んでアクセルペダル５０
の踏込み量Ｌが零でないか否かが判別される。Ｌ＝０の
ときにはステップ１０５に進んで機関回転数Ｎが一定
値、例えば９００r.p.m.よりも低くなったか否かが判別
される。Ｎ＜９００r.p.m.になるとステップ１０６に進
んで噴射停止フラグがリセットされる。一方、ステップ
１０４においてＬ＝０でないと判断されたときにもステ
ップ１０６に進み、噴射停止フラグがリセットされる。
【００７９】次に図２０および図２１を参照しつつ運転
制御について説明する。図２０および図２１を参照する
と、まず初めにステップ２００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２０１に進んで要求トルクＴＱ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。ＴＱ≦Ｘ（Ｎ）のときにはステップ２０３に進ん
で噴射停止フラグがセットされているか否かが判別され
る。噴射停止フラグがセットされていないときにはステ
ップ２０４に進んで低温燃焼が行われる。
制御について説明する。図２０および図２１を参照する
と、まず初めにステップ２００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２０１に進んで要求トルクＴＱ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。ＴＱ≦Ｘ（Ｎ）のときにはステップ２０３に進ん
で噴射停止フラグがセットされているか否かが判別され
る。噴射停止フラグがセットされていないときにはステ
ップ２０４に進んで低温燃焼が行われる。
【００８０】即ち、ステップ２０４では図１４（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２０５では図１４（Ｂ）に示す
マップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され
る。次いでステップ２０６では図１３（Ａ）に示すマッ
プから噴射量Ｑが算出され、図１３（Ｂ）に示すマップ
から噴射開始時期θＳが算出される。次いでステップ２
０７では車速センサ５３により検出された車速に基づい
て図１８に示す関係からブレーキブースタ６０の第１室
６４内の目標限界値ｔＰが算出される。次いでステップ
２０８では圧力センサ７５により検出された第１室６４
内の絶対圧Ｐが目標限界値ｔＰよりも高いか否かが判別
される。Ｐ≦ｔＰのときにはステップ２０９に進んで各
補正値ΔＳＴ，ΔＳＥ，ΔθＳが零とされる。
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２０５では図１４（Ｂ）に示す
マップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され
る。次いでステップ２０６では図１３（Ａ）に示すマッ
プから噴射量Ｑが算出され、図１３（Ｂ）に示すマップ
から噴射開始時期θＳが算出される。次いでステップ２
０７では車速センサ５３により検出された車速に基づい
て図１８に示す関係からブレーキブースタ６０の第１室
６４内の目標限界値ｔＰが算出される。次いでステップ
２０８では圧力センサ７５により検出された第１室６４
内の絶対圧Ｐが目標限界値ｔＰよりも高いか否かが判別
される。Ｐ≦ｔＰのときにはステップ２０９に進んで各
補正値ΔＳＴ，ΔＳＥ，ΔθＳが零とされる。
【００８１】一方、ステップ２０８においてＰ＞ｔＰで
あると判断されたときにはステップ２１０に進んで質量
流量計３７により検出された吸入空気の質量流量と噴射
量Ｑから実際の空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステ
ップ２１１では実際の空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比１４．
６よりも大きいか否かが判別される。実際の空燃比Ａ／
Ｆ＞１4.6 のときにはステップ２１２に進んでスロット
ル弁２０の目標開度に対する補正値ΔＳＴから一定値α
が減算される。次いでステップ２１３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
って最終的なスロットル弁２０の目標開度ＳＴ（＝ＳＴ
＋ΔＳＴ）が算出される。従って実際の空燃比Ａ／Ｆ＞
１４．６のときにはスロットル弁２０が徐々に閉弁せし
められることがわかる。
あると判断されたときにはステップ２１０に進んで質量
流量計３７により検出された吸入空気の質量流量と噴射
量Ｑから実際の空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステ
ップ２１１では実際の空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比１４．
６よりも大きいか否かが判別される。実際の空燃比Ａ／
Ｆ＞１4.6 のときにはステップ２１２に進んでスロット
ル弁２０の目標開度に対する補正値ΔＳＴから一定値α
が減算される。次いでステップ２１３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
って最終的なスロットル弁２０の目標開度ＳＴ（＝ＳＴ
＋ΔＳＴ）が算出される。従って実際の空燃比Ａ／Ｆ＞
１４．６のときにはスロットル弁２０が徐々に閉弁せし
められることがわかる。
【００８２】一方、実際の空燃比Ａ／Ｆ≦１４．６にな
るとステップ２１４に進んでＥＧＲ制御弁３１の目標開
度に対する補正値ΔＳＥから一定値βが減算される。次
いでステップ２１５ではＥＧＲ制御弁３１の目標開度Ｓ
Ｅに補正値ΔＳＥを加算することによって最終的なＥＧ
Ｒ制御弁３１の目標開度ＳＥ（＝ＳＥ＋ΔＳＥ）が算出
される。次いでステップ２１６では目標噴射開始時期θ
Ｓに対する補正値ΔθＳから一定値γが減算される。次
いでステップ２１７では目標噴射開始時期θＳに補正値
ΔθＳを加算することによって最終的な目標噴射開始時
期θＳ（＝θＳ＋ΔθＳ）が算出される。従って実際の
空燃比Ａ／Ｆ≦１４．６になるとＥＧＲ制御弁３１が徐
々に閉弁せしめられ、噴射開始時期θＳが徐々に遅くさ
れることがわかる。
るとステップ２１４に進んでＥＧＲ制御弁３１の目標開
度に対する補正値ΔＳＥから一定値βが減算される。次
いでステップ２１５ではＥＧＲ制御弁３１の目標開度Ｓ
Ｅに補正値ΔＳＥを加算することによって最終的なＥＧ
Ｒ制御弁３１の目標開度ＳＥ（＝ＳＥ＋ΔＳＥ）が算出
される。次いでステップ２１６では目標噴射開始時期θ
Ｓに対する補正値ΔθＳから一定値γが減算される。次
いでステップ２１７では目標噴射開始時期θＳに補正値
ΔθＳを加算することによって最終的な目標噴射開始時
期θＳ（＝θＳ＋ΔθＳ）が算出される。従って実際の
空燃比Ａ／Ｆ≦１４．６になるとＥＧＲ制御弁３１が徐
々に閉弁せしめられ、噴射開始時期θＳが徐々に遅くさ
れることがわかる。
【００８３】一方、ステップ２０１においてＴＱ＞Ｘ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ２０２に
進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ２２０
に進んで第２の燃焼が行われる。即ち、ステップ２２０
では図１７（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２２１では
図１７（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の目標
開度ＳＥが算出される。次いでステップ２２２では図１
６（Ａ）に示すマップから噴射量Ｑが算出され、図１６
（Ｂ）に示すマップから噴射開始時期θＳが算出され
る。
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ２０２に
進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ２２０
に進んで第２の燃焼が行われる。即ち、ステップ２２０
では図１７（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２２１では
図１７（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の目標
開度ＳＥが算出される。次いでステップ２２２では図１
６（Ａ）に示すマップから噴射量Ｑが算出され、図１６
（Ｂ）に示すマップから噴射開始時期θＳが算出され
る。
【００８４】フラグＩがリセットされると次の処理サイ
クルではステップ２００からステップ２１８に進んで要
求トルクＴＱが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか
否かが判別される。ＴＱ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ
２２０に進み、第２の燃焼が行われる。一方、ステップ
２１８においてＴＱ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別されたと
きにはステップ２１９に進んでフラグＩがセットされ、
次いでステップ２０３に進む。
クルではステップ２００からステップ２１８に進んで要
求トルクＴＱが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか
否かが判別される。ＴＱ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ
２２０に進み、第２の燃焼が行われる。一方、ステップ
２１８においてＴＱ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別されたと
きにはステップ２１９に進んでフラグＩがセットされ、
次いでステップ２０３に進む。
【００８５】ステップ２０３において噴射停止フラグが
セットされていると判断されたときにはステップ２２３
に進んで噴射量Ｑが零とされる。次いでステップ２２４
ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴが零とされる。即
ち、スロットル弁２０が全閉せしめられる。次いでステ
ップ２２５ではＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが予め
定められた開度ＳＥ０とされる。
セットされていると判断されたときにはステップ２２３
に進んで噴射量Ｑが零とされる。次いでステップ２２４
ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴが零とされる。即
ち、スロットル弁２０が全閉せしめられる。次いでステ
ップ２２５ではＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが予め
定められた開度ＳＥ０とされる。
【００８６】
【発明の効果】ブレーキブースタによる良好なブレーキ
作用を確保することができる。
作用を確保することができる。
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】ブレーキブースタの拡大側面断面図である。
【図３】スモークおよびＮＯx の発生量等を示す図であ
る。
る。
【図４】燃焼圧を示す図である。
【図５】燃料分子を示す図である。
【図６】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７】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
る。
【図８】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】要求トルクを示す図である。
【図１２】第１の運転領域Ｉにおける目標空燃比を示す
図である。
図である。
【図１３】噴射量等のマップを示す図である。
【図１４】スロットル弁の目標開度等のマップを示す図
である。
である。
【図１５】第２の燃焼における目標空燃比を示す図であ
る。
る。
【図１６】噴射量等のマップを示す図である。
【図１７】スロットル弁の目標開度等のマップを示す図
である。
である。
【図１８】ブレーキブースタの第１室内の目標限界値を
示す図である。
示す図である。
【図１９】噴射停止フラグを処理するためのフローチャ
ートである。
ートである。
【図２０】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
である。
【図２１】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
である。
６…燃料噴射弁
２０…スロットル弁
３１…ＥＧＲ制御弁
６０…ブレーキブースタ
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｓ
3/24 Ｆ０２Ｄ 9/02 ３１５Ｂ
Ｆ０２Ｄ 9/02 ３１５ ３１５Ｋ
21/08 ３０１Ｂ
21/08 ３０１ 41/02 ３６０
41/02 ３６０ 41/04 ３６０Ｚ
41/04 ３６０ ３８５Ｇ
３８５ 43/00 ３０１Ｋ
43/00 ３０１ ３０１Ｎ
Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｄ
Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｂ６０Ｔ 13/52 Ｚ
(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)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02M 25/07
F02D 41/00 - 45/00
F02B 1/00 - 23/10
B60K 41/20
B60T 17/00
B60T 13/52
Claims (13)
- 【請求項１】 燃焼室内に供給される不活性ガス量を増
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、燃焼室内に供給される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
生しなくなる内燃機関において、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に供給される不活性ガ
ス量を多くすることによって燃焼室内における燃焼時の
燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よ
りも低い温度に抑制し、機関吸気通路内にスロットル弁
を配置し、スロットル弁下流の吸気通路内に発生した負
圧をブレーキブースタ内に導びくようにした内燃機関。 - 【請求項２】 ブレーキブースタ内に導びかれた負圧が
予め定められた設定負圧よりも小さくなったときにはス
ロットル弁の開度を小さくするようにした請求項１に記
載の内燃機関。 - 【請求項３】 上記設定負圧は車両速度が高くなるにつ
れて大きくされる請求項２に記載の内燃機関。 - 【請求項４】 上記不活性ガスがスロットル弁下流の吸
気通路内に供給される再循環排気ガスからなり、該再循
環排気ガスの供給量を制御するための再循環排気ガス制
御弁を具備し、ブレーキブースタ内に導びかれた負圧が
予め定められた設定負圧よりも小さくなったときには再
循環排気ガス制御弁の開度を小さくするようにした請求
項１に記載の内燃機関。 - 【請求項５】 再循環排気ガス制御弁の開度が小さくさ
れたときには燃料噴射時期が遅くされる請求項４に記載
の内燃機関。 - 【請求項６】 上記不活性ガスがスロットル弁下流の吸
気通路内に供給される再循環排気ガスからなり、該再循
環排気ガスの供給量を制御するための再循環排気ガス制
御弁を具備し、ブレーキブースタ内に導びかれた負圧が
予め定められた設定負圧よりも小さくなったときにはま
ず初めにスロットル弁の開度が小さくされ、それでも依
然としてブレーキブースタ内に導びかれた負圧が予め定
められた設定負圧よりも小さいときには再循環排気ガス
制御弁の開度を小さくするようにした請求項１に記載の
内燃機関。 - 【請求項７】 再循環排気ガス制御弁の開度が小さくさ
れたときには燃料噴射時期が遅くされる請求項６に記載
の内燃機関。 - 【請求項８】 上記スロットル弁の開度は空燃比が予め
定められた空燃比となるまで小さくされる請求項６に記
載の内燃機関。 - 【請求項９】 上記不活性ガスがスロットル弁下流の吸
気通路内に供給される再循環排気ガスからなり、排気ガ
ス再循環率がほぼ５５パーセント以上である請求項１に
記載の内燃機関。 - 【請求項１０】 機関排気通路内に酸化機能を有する触
媒を配置した請求項１に記載の内燃機関。 - 【請求項１１】 該触媒が酸化触媒、三元触媒又はＮＯ
x 吸収剤の少くとも一つからなる請求項１０に記載の内
燃機関。 - 【請求項１２】 煤の発生量がピークとなる不活性ガス
量よりも燃焼室内に供給される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に供給される不活性
ガス量が少い第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段
を具備した請求項１に記載の内燃機関。 - 【請求項１３】 機関の運転領域を低負荷側の第１の運
転領域と高負荷側の第２の運転領域に分割し、第１の運
転領域では第１の燃焼を行い、第２の運転領域では第２
の燃焼を行うようにした請求項１２に記載の内燃機関。
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| EP99107292A EP0952321B1 (en) | 1998-04-15 | 1999-04-14 | Internal combustion engine |
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|---|---|---|---|
| JP31088198A JP3409715B2 (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 内燃機関 |
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ID=18010516
Family Applications (1)
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1998
- 1998-10-30 JP JP31088198A patent/JP3409715B2/ja not_active Expired - Fee Related
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