JP6075166B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、予混合圧縮着火（ＰＣＣＩ）燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置に関するものである。

予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の燃焼制御装置は、低温予混合燃焼を行う場合、冷間時において着火遅れ期間が長期化するときは、燃料の噴射時期を進角側に補正すると共に、噴射圧力を低下させることで燃料の噴射期間を長期化させる方向に補正することにより、燃料が燃焼室内に過度に拡散することを防止し、未燃ＨＣの増加を抑制するというものである。

また、特許文献２には、クランクケースに配設されたオイルジェットからピストンの裏面に対してオイルを噴射して、ピストンの冷却を行うエンジンの燃焼制御装置が記載されている。

特開２００３−１８４６０９号公報 特開２００５−３２５６９４号公報

しかしながら、上記特許文献１のように燃料の噴射期間を長期化させても、早期に噴射された燃料については拡散する時間が長くなる。このため、燃料の過拡散を十分に防ぐことが困難となるため、未燃分のＨＣ及びＣＯの増加を十分抑制することができない可能性がある。また、上記特許文献２のようにオイルによりピストンを冷却するエンジンでは、オイルの温度（油温）が低下すると、未燃分のＨＣ及びＣＯが増加してしまう。

本発明の目的は、エンジンの水温または油温が低いときでも、未燃分のＨＣ及びＣＯの増加を十分抑制することができる燃焼制御装置を提供することである。

本発明は、オイルによりピストンを冷却する機能を有し予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、メイン燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御するメイン噴射制御手段と、エンジンの水温を検出する水温検出手段と、エンジンの油温を検出する油温検出手段と、水温検出手段により検出されたエンジンの水温が第１所定温度よりも低いときに、メイン燃料噴射による着火時期を進角させるように制御する第１着火時期制御手段と、油温検出手段により検出されたエンジンの油温が第２所定温度よりも低いときに、メイン燃料噴射による着火時期を進角させるように制御する第２着火時期制御手段とを備えることを特徴とするものである。

このように本発明の燃焼制御装置においては、エンジンの水温が第１所定温度よりも低いときは、メイン燃料噴射による着火時期を進角させるように制御することにより、熱発生率波形（燃焼波形）が暖気状態時に近づくようになるため、燃焼が活発化する。これにより、エンジンの水温が低いときでも、未燃分のＨＣ及びＣＯの増加を十分抑制することができる。また、エンジンの油温が第２所定温度よりも低いときにも、メイン燃料噴射による着火時期を進角させるように制御することにより、上記と同様に、燃焼波形が暖気状態時に近づくようになるため、燃焼が活発化する。これにより、エンジンの水温が低いときだけでなく、エンジンの油温が低いときにも、未燃分のＨＣ及びＣＯの増加を十分抑制することができる。

好ましくは、第１着火時期制御手段は、エンジンの水温が第１所定温度よりも低いときに、メイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御する第１プレ噴射制御手段を有し、第２着火時期制御手段は、エンジンの油温が第２所定温度よりも低いときに、メイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御する第２プレ噴射制御手段を有する。

このようにメイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施することにより、プレ燃料噴射による予熱によって、メイン燃料噴射による着火時期を確実に進角させることができる。

このとき、好ましくは、メイン燃料噴射の噴射時期を決定するメイン噴射時期決定手段を更に備え、第１着火時期制御手段は、プレ燃料噴射の噴射時期を決定する手段と、水温検出手段により検出されたエンジンの水温が第１所定温度未満の第３所定温度よりも低いときに、プレ燃料噴射及びメイン燃料噴射の噴射時期を進角させる第１噴射時期補正手段とを更に有し、第１プレ噴射制御手段は、エンジンの水温が第３所定温度よりも低いときは、第１噴射時期補正手段により補正された噴射時期に応じてプレ燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御し、第２着火時期制御手段は、プレ燃料噴射の噴射時期を決定する手段と、油温検出手段により検出されたエンジンの油温が第２所定温度未満の第４所定温度よりも低いときに、プレ燃料噴射及びメイン燃料噴射の噴射時期を進角させる第２噴射時期補正手段とを更に有し、第２プレ噴射制御手段は、エンジンの油温が第４所定温度よりも低いときは、第２噴射時期補正手段により補正された噴射時期に応じてプレ燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御し、メイン噴射制御手段は、エンジンの水温が第３所定温度よりも低いときは、第１噴射時期補正手段により補正された噴射時期に応じてメイン燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御し、エンジンの油温が第４所定温度よりも低いときは、第２噴射時期補正手段により補正された噴射時期に応じてメイン燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御する。

このようにエンジンの水温または油温が十分低いときに、プレ燃料噴射及びメイン燃料噴射の噴射時期を進角させることにより、メイン燃料噴射による着火時期を更に進角させることができる。

このとき、好ましくは、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段を更に備え、第１着火時期制御手段は、負荷検出手段により検出されたエンジンの負荷が所定値以下であるかどうかを判断する手段を更に有し、第１噴射時期補正手段は、エンジンの負荷が所定値以下であり且つエンジンの水温が第３所定温度よりも低いときに、プレ燃料噴射及びメイン燃料噴射の噴射時期を進角させ、第２着火時期制御手段は、負荷検出手段により検出されたエンジンの負荷が所定値以下であるかどうかを判断する手段を更に有し、第２噴射時期補正手段は、エンジンの負荷が所定値以下であり且つエンジンの油温が第４所定温度よりも低いときに、プレ燃料噴射及びメイン燃料噴射の噴射時期を進角させる。

エンジンの負荷が極めて低いときは、エンジンの水温または油温が低くなるほど、燃焼波形が暖気状態時のものと大きく異なるようになる。従って、エンジンの負荷が所定値以下であり且つエンジンの水温が第１所定温度未満の第３所定温度よりも低いとき、またはエンジンの負荷が所定値以下であり且つエンジンの油温が第２所定温度未満の第４所定温度よりも低いときに、プレ燃料噴射及びメイン燃料噴射の噴射時期を進角させるのが効果的である。

本発明によれば、エンジンの水温または油温が低いときでも、未燃分のＨＣ及びＣＯの増加を十分抑制することができる。これにより、優れた予混合圧縮着火燃焼を実現することが可能となる。

本発明に係る燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。 図１に示したシリンダを含む部分を示す断面図である。 図１に示した燃焼制御装置の構成を示すブロック図である。 図３に示したＥＣＵにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。 エンジン水温とエンジン油温との関係の一例を示すグラフである。 エンジン油温とＨＣ排出量、ＣＯ排出量及び燃焼音との関係の一例を示すグラフである。 エンジン油温が異なる場合の熱発生率波形を比較して示すグラフである。

以下、本発明に係る燃焼制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係るディーゼルエンジン１は、コモンレール式の４気筒直列ディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジン１はエンジン本体２を備え、このエンジン本体２には４つのシリンダ３が設けられている。

各シリンダ３には、燃焼室４内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）５がそれぞれ配設されている。各インジェクタ５はコモンレール６に接続されており、コモンレール６に貯留された高圧燃料が各インジェクタ５に常時供給されている。

エンジン本体２には、燃焼室４内に空気を吸入するための吸気通路７がインテークマニホールド８を介して接続されている。また、エンジン本体２には、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路９がエキゾーストマニホールド１０を介して接続されている。燃焼室４とインテークマニホールド８との間は、吸気バルブ１１によって開閉される（図２参照）。燃焼室４とエキゾーストマニホールド１０との間は、排気バルブ１２によって開閉される（図２参照）。

吸気通路７には、上流側から下流側に向けてエアクリーナー１３、ターボ過給機１４のコンプレッサ１５、インタークーラー１６及びスロットルバルブ１７が設けられている。排気通路９には、上流側から下流側に向けてターボ過給機１４のタービン１８及びＤＰＦ付き触媒１９が設けられている。

また、ディーゼルエンジン１は、燃焼後の排気ガスの一部を排気再循環ガス（ＥＧＲガス）として燃焼室４内に還流する排気再循環（ＥＧＲ）ユニット２０を備えている。ＥＧＲユニット２０は、吸気通路７とエキゾーストマニホールド１０とを繋ぐように設けられ、ＥＧＲガスを還流するためのＥＧＲ通路２１と、エキゾーストマニホールド１０から吸気通路７へのＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブ２２と、ＥＧＲ通路２１を通るＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２３と、このＥＧＲクーラ２３をバイパスするようにＥＧＲ通路２１に接続されたバイパス通路２４と、ＥＧＲガスの流路をＥＧＲクーラ２３側またはバイパス通路２４側に切り替える切替弁２５とを有している。

図２に示すように、シリンダ３の内部には、ピストン２６が往復運動可能に収容されている。ピストン２６は、クランクシャフト２７にコンロッド２８を介して連結されている。

シリンダ３のシリンダブロック３ａには、ピストン２６の裏面に対してエンジンオイル（以下、単にオイルという）を噴射するオイルジェット２９が取り付けられている。また、シリンダブロック３ａには、オイルジェット２９にオイルを供給するためのオイル流路３０が形成されている。

ピストン２６には、オイルジェット２９から噴射されたオイルが導入されるクーリングチャンネル３２が形成されている。クーリングチャンネル３２にオイルが導入されることで、ピストン２６が効率的に冷却される。なお、クーリングチャンネル３２に導入されたオイルは、オイル排出口３１からピストン２６の外部に排出される。

ディーゼルエンジン１は、図３にも示すように、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３３と、このＥＣＵ３３に接続されたアクセル開度センサ３４、回転数センサ３５、水温センサ３６及び油温センサ３７とを備えている。

アクセル開度センサ３４は、エンジン本体２の負荷（エンジン負荷）の代替値として、アクセルペダルの踏込み角（アクセル開度）を検出するセンサ（負荷検出手段）である。なお、本実施形態のようなコモンレール式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジン１では、燃料噴射量を電子制御しており、エンジン負荷の代替値として燃料噴射量を用いることも可能である。

回転数センサ３５は、エンジン本体２の回転数（エンジン回転数）を検出するセンサである。回転数センサ３５は、例えばクランクシャフト２７の回転角度（クランク角）を検出することで、エンジン回転数を検出する。

水温センサ３６は、エンジン本体２内を流れる冷却水の温度（エンジン水温）を検出するセンサ（水温検出手段）である。油温センサ３７は、エンジン本体２内を流れるオイルの温度（油温）を検出するセンサ（油温検出手段）である。

ＥＣＵ３３は、アクセル開度センサ３４、回転数センサ３５、水温センサ３６及び油温センサ３７の検出値を入力し、所定の処理を行い、各インジェクタ５を制御することで、各燃焼室４内への燃料の噴射を制御する。

ここで、各インジェクタ５、ＥＣＵ３３、アクセル開度センサ３４、回転数センサ３５、水温センサ３６及び油温センサ３７は、本実施形態の燃焼制御装置３８を構成している。このような燃焼制御装置３８は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程という１サイクルにおいて、各インジェクタ５から燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射の予混合圧縮着火燃焼を行うように制御する。

図４は、ＥＣＵ３３により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まずアクセル開度センサ３４により検出されたアクセル開度（エンジン負荷）と回転数センサ３５により検出されたエンジン回転数とに基づいて、１回目のメイン燃料噴射及びこの後に実施される２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（手順Ｓ１０１）。このとき、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量は、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくする。また、２回目のメイン燃料噴射は、１回目のメイン燃料噴射によって生じる低温酸化反応による熱発生率のピーク以降で且つ１回目のメイン燃料噴射によって生じる高温酸化反応による熱発生率のピーク以前の期間に行われる。

続いて、水温センサ３６により検出されたエンジン水温が水温用上側基準温度（例えば完全暖気状態よりも低い温度）よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１０２）。なお、完全暖気状態とは、エンジン本体２の暖機が完了し、エンジン水温の上昇が止まる定常状態を指し、エンジン水温が例えば８０℃以上の状態をいう。エンジン水温が水温用上側基準温度よりも低いと判断されたときは、エンジン負荷、エンジン回転数及びエンジン水温に基づいて、１回目のメイン燃料噴射の前に実施されるプレ燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（手順Ｓ１０３）。

このとき、プレ燃料噴射の燃料噴射量は、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくする。また、エンジン水温が低くなるほど、プレ燃料噴射の燃料噴射量を多くし、エンジン負荷及びエンジン回転数が高くなるほど、プレ燃料噴射の燃料噴射量を少なくする。

続いて、油温センサ３７により検出されたエンジン油温が油温用上側基準温度（例えば上記の完全暖気状態よりも低い温度）以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。エンジン油温が油温用上側基準温度以上であると判断されたときは、引き続いてエンジン負荷が所定値よりも高いかどうかを判断する（手順Ｓ１０５）。

エンジン負荷が所定値より高いと判断されたときは、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する（手順Ｓ１０６）。従って、手順Ｓ１０１で設定された１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が補正されることとなる。そして、手順Ｓ１０３で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従ってプレ燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０７）。

一方、手順Ｓ１０５でエンジン負荷が所定値より高くないと判断されたときは、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する（手順Ｓ１０８）。従って、手順Ｓ１０１で設定された２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が補正されることとなる。

続いて、エンジン水温が上記の水温用上側基準温度未満の水温用下側基準温度よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１０９）。エンジン水温が水温用下側基準温度よりも低くないと判断されたときは、手順Ｓ１０３で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従ってプレ燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０７）。

一方、エンジン水温が水温用下側基準温度よりも低いと判断されたときは、手順Ｓ１０３で設定されたプレ燃料噴射の燃料噴射時期及び手順Ｓ１０１で設定された１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期をそれぞれ同じ量だけ進角させる（手順Ｓ１１０）。従って、手順Ｓ１０１で設定された１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期と手順Ｓ１０３で設定されたプレ燃料噴射の燃料噴射時期とが補正されることとなる。このとき、エンジン水温が低いことにより、燃焼室４内の温度が下がることによる着火遅れ分だけ各燃料噴射の燃料噴射時期を進角させるのが好ましい。

続いて、手順Ｓ１０３で設定された燃料噴射量及び手順Ｓ１１０で補正された燃料噴射時期に従ってプレ燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０７）。

手順Ｓ１０２でエンジン水温が水温用上側基準温度よりも低くないと判断されたときは、引き続いてエンジン油温が油温用上側基準温度（前述）よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１１１）。

エンジン油温が油温用上側基準温度よりも低いと判断されたときは、エンジン負荷、エンジン回転数及びエンジン油温に基づいて、プレ燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（手順Ｓ１１２）。

手順Ｓ１０４でエンジン油温が油温用上側基準温度以上でないと判断されたとき、または手順Ｓ１１２を実施した後、エンジン負荷が所定値よりも高いかどうかを判断する（手順Ｓ１１３）。

エンジン負荷が所定値よりも高いと判断されたときは、手順Ｓ１０６と同様に、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する(手順Ｓ１１４)。そして、手順Ｓ１１２で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従ってプレ燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０７）。

一方、手順Ｓ１１３でエンジン負荷が所定値より高くないと判断されたときは、手順Ｓ１０８と同様に、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する（手順Ｓ１１５）。

続いて、エンジン油温が上記の油温用上側基準温度未満の油温用下側基準温度よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１１６）。エンジン油温が油温用下側基準温度よりも低くないと判断されたときは、手順Ｓ１１２で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従ってプレ燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０７）。

一方、エンジン油温が油温用下側基準温度よりも低いと判断されたときは、手順Ｓ１１２で設定されたプレ燃料噴射の燃料噴射時期及び手順Ｓ１０１で設定された１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期をそれぞれ同じ量だけ進角させる（手順Ｓ１１７）。従って、手順Ｓ１０１で設定された１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期と手順Ｓ１１２で設定されたプレ燃料噴射の燃料噴射時期とが補正されることとなる。この時の燃料噴射時期の進角量は、手順Ｓ１１０と同様である。

続いて、手順Ｓ１１２で設定された燃料噴射量及び手順Ｓ１１７で補正された燃料噴射時期に従ってプレ燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０７）。

手順Ｓ１０７が実施された後、手順Ｓ１０１で設定された燃料噴射量または手順Ｓ１０６，Ｓ１１４の何れかで補正された燃料噴射量及び手順Ｓ１０１で設定された燃料噴射時期または手順Ｓ１１０，Ｓ１１７の何れかで補正された燃料噴射時期に従って、１回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１１８）。続いて、手順Ｓ１０１で設定された燃料噴射量または手順Ｓ１０８，Ｓ１１５の何れかで補正された燃料噴射量及び手順Ｓ１０１で設定された燃料噴射時期に従って、２回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１１９）。

手順Ｓ１１１でエンジン油温が油温用上側基準温度よりも低くないと判断されたときは、手順Ｓ１０７においてプレ燃料噴射を実施すること無く、手順Ｓ１０１で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って１回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１１８）。続いて、手順Ｓ１０１で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って２回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１１９）。

なお、水温用上側基準温度は、油温用上側基準温度と同じでも良いし異なっていても良い。また、水温用下側基準温度は、油温用下側基準温度と同じでも良いし異なっていても良い。

以上において、ＥＣＵ３３は、メイン燃料噴射を実施するように燃料噴射弁５を制御するメイン噴射制御手段と、水温検出手段３６により検出されたエンジン１の水温が第１所定温度よりも低いときに、メイン燃料噴射による着火時期を進角させるように制御する第１着火時期制御手段と、油温検出手段３７により検出されたエンジン１の油温が第２所定温度よりも低いときに、メイン燃料噴射による着火時期を進角させるように制御する第２着火時期制御手段と、メイン燃料噴射の噴射時期を決定するメイン噴射時期決定手段とを構成する。

このとき、上記の手順Ｓ１０１は、メイン噴射時期決定手段として機能し、上記の手順Ｓ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０５〜Ｓ１１０は、第１着火時期制御手段として機能し、上記の手順Ｓ１１１〜Ｓ１１７は、第２着火時期制御手段として機能し、上記の手順Ｓ１１８，Ｓ１１９は、メイン噴射制御手段として機能する。

具体的には、上記の手順Ｓ１０２，Ｓ１０７は、エンジン１の水温が第１所定温度よりも低いときに、メイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するように燃料噴射弁５を制御する第１プレ噴射制御手段として機能する。上記の手順Ｓ１０４，Ｓ１１１，Ｓ１０７は、エンジン１の油温が第２所定温度よりも低いときに、メイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するように燃料噴射弁５を制御する第２プレ噴射制御手段として機能する。

また、上記の手順Ｓ１０３は、プレ燃料噴射の噴射時期を決定する手段として機能し、上記の手順Ｓ１０９，Ｓ１１０は、水温検出手段３６により検出されたエンジン１の水温が第１所定温度未満の第３所定温度よりも低いときに、プレ燃料噴射及びメイン燃料噴射の噴射時期を進角させる第１噴射時期補正手段として機能する。上記の手順Ｓ１１２は、プレ燃料噴射の噴射時期を決定する手段として機能し、上記の手順Ｓ１１６，Ｓ１１７は、油温検出手段３７により検出されたエンジン１の油温が第２所定温度未満の第４所定温度よりも低いときに、プレ燃料噴射及びメイン燃料噴射の噴射時期を進角させる第２噴射時期補正手段として機能する。

さらに、上記の手順Ｓ１０５は、負荷検出手段３４により検出されたエンジン１の負荷が所定値以下であるかどうかを判断する手段として機能する。上記の手順Ｓ１１３は、負荷検出手段３４により検出されたエンジン１の負荷が所定値以下であるかどうかを判断する手段として機能する。

ここで、エンジン水温とエンジン油温との関係の一例を図５に示す。図５から分かるように、完全暖気状態に至る過程では、エンジン油温の上昇速度がエンジン水温の上昇速度よりも遅いため、エンジン油温がエンジン水温よりも低くなる傾向にある。

本実施形態では、エンジン水温が水温用上側基準温度よりも低く、且つエンジン油温が油温用上側基準温度よりも低い状況（図５中の領域Ｘ参照）では、プレ燃料噴射を実施してから１回目及び２回目のメイン燃料噴射を順次実施する。また、エンジン水温が水温用上側基準温度よりも高いが、エンジン油温が油温用上側基準温度よりも低い状況（図５中の領域Ｙ参照）でも、プレ燃料噴射を実施してから１回目及び２回目のメイン燃料噴射を順次実施する。一方、エンジン水温が水温用上側基準温度よりも高く、且つエンジン油温が油温用上側基準温度よりも高い状況では、プレ燃料噴射を実施せずに１回目及び２回目のメイン燃料噴射を順次実施する。

ところで、エンジン水温が低い場合には、プレ燃料噴射を実施しないと、暖気状態時に比べて、メイン燃料噴射による燃料と空気との予混合気の着火時期が遅れるため、熱発生率波形で示される燃焼状態が理想的な形状より外れる。このような燃焼状態では、燃料の未燃分が増加し、ＨＣ及びＣＯの排出が増加する。

また、エンジン水温が一定（例えば８０℃）である状態で、エンジン油温が低下した場合には、プレ燃料噴射を実施しないと、エンジン水温が低い場合と同様に、未燃分のＨＣ及びＣＯの排出量が増加する（図６（ａ），（ｂ）参照）と共に、燃焼音が低下する（図６（ｃ）参照）。また、熱発生率波形としては、図７に示すように、エンジン油温が低くなると、リタード燃焼となる。なお、図７は、油温の影響が分かり易いように、１回の燃料噴射の予混合で比較したグラフであり、実線Ｐは、エンジン油温が８３℃の時の熱発生率波形を示し、実線Ｑは、エンジン油温が７５℃の時の熱発生率波形を示している。

これに対し本実施形態においては、エンジン水温が水温用上側基準温度よりも低いとき、またはエンジン油温が油温用上側基準温度よりも低いときは、１回目のメイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するようにしたので、プレ燃料噴射による予熱によって、メイン燃料噴射による燃料と空気との予混合気の着火時期が進角する。このため、燃焼波形が暖気状態時に近づくようになるため、燃焼が活発化する。これにより、エンジン水温が低いときにも、エンジン油温が低いときにも、未燃分のＨＣ及びＣＯを低減すると共に、燃焼音の変化を抑制することができる。

このとき、プレ燃料噴射を実施する際に、エンジン負荷が所定値以下であるときは、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するので、１回目のメイン燃料噴射による燃焼が十分活発化される。これにより、未燃分のＨＣ及びＣＯを一層低減することができる。また、予混合度合いが低い２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が減少すると共に、予混合度合いが高いプレ燃料噴射及び１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量の合計が増加するため、ＮＯｘやスモークを低減することができる。

一方、プレ燃料噴射を実施する際に、エンジン負荷が所定値よりも高いときは、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するので、１回目のメイン燃料噴射による熱発生率の波形が理想的な形状より急峻となることが抑えられる。従って、燃焼音の増大を抑制することができる。

また、エンジン負荷が所定値以下である場合に、エンジン水温が水温用下側基準温度よりも低いとき、またはエンジン油温が油温用下側基準温度よりも低いときは、プレ燃料噴射の燃料噴射時期及び１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を進角させるようにしたので、メイン燃料噴射による燃料と空気との予混合気の着火時期が完全暖気状態時とほぼ一致するようになる。従って、エンジン負荷が十分低いときに、エンジン水温またはエンジン油温が低くても、燃焼波形が暖気状態時に近づくようになるため、未燃分のＨＣ及びＣＯを低減することができる。

以上のように本実施形態によれば、低水温時だけでなく、低油温時においても、暖気状態時と同様な予混合圧縮着火燃焼を実現し、未燃ＨＣや未燃ＣＯ、燃焼騒音の増大を十分抑制することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、エンジン水温が水温用上側基準温度よりも低いとき、またはエンジン油温が油温用上側基準温度よりも低いときに、プレ燃料噴射を行うことで、着火時期を進角させるようにしたが、特にその手法には限られず、エンジン水温またはエンジン油温の変化に応じて空燃比（Ａ／Ｆ）を調整したり、或いはエンジン水温またはエンジン油温の変化に応じてＥＧＲガスの流路をＥＧＲクーラ２３側またはバイパス通路２４側に切り換えることで、着火時期を進角させるようにしても良い。

また、上記実施形態では、メイン燃料噴射を２回に分けて行うようにしたが、メイン燃料噴射の噴射回数としては、特に２回には限られず、１回のみであっても良いし、３回以上であっても良い。

１…ディーゼルエンジン、４…燃焼室、５…インジェクタ（燃料噴射弁）、２６…ピストン、２９…オイルジェット、３３…ＥＣＵ（メイン噴射制御手段、第１着火時期制御手段、第２着火時期制御手段、メイン噴射時期決定手段、第１プレ噴射制御手段、第２プレ噴射制御手段、第１噴射時期補正手段、第２噴射時期補正手段）、３４…アクセル開度センサ（負荷検出手段）、３６…水温センサ（水温検出手段）、３７…油温センサ（油温検出手段）、３８…燃焼制御装置。

Claims (3)

1. オイルによりピストンを冷却する機能を有し予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、
   前記エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   １回目のメイン燃料噴射及びこの後の２回目のメイン燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御するメイン噴射制御手段と、
   前記エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
   前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、
   前記負荷検出手段により検出された前記エンジンの負荷と前記回転数センサにより検出された前記エンジンの回転数とに基づいて、前記１回目のメイン燃料噴射及び前記２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量を決定する手段と、
   前記エンジンの水温を検出する水温検出手段と、
   前記エンジンの油温を検出する油温検出手段と、
   前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温が第１所定温度よりも低いときに、前記メイン燃料噴射による着火時期を進角させるように制御する第１着火時期制御手段と、
   前記油温検出手段により検出された前記エンジンの油温が第２所定温度よりも低いときに、前記メイン燃料噴射による前記着火時期を進角させるように制御する第２着火時期制御手段とを備え、
   前記第１着火時期制御手段は、前記エンジンの水温が前記第１所定温度よりも低いときに、前記１回目のメイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御する第１プレ噴射制御手段と、前記プレ燃料噴射の燃料噴射量を決定する手段と、前記負荷検出手段により検出された前記エンジンの負荷が所定値以下であるかどうかを判断する手段と、前記エンジンの負荷が前記所定値よりも高いときは、前記１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から前記プレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量し、前記エンジンの負荷が前記所定値以下であるときは、前記２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から前記プレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する手段とを有し、
   前記第２着火時期制御手段は、前記エンジンの油温が前記第２所定温度よりも低いときに、前記１回目のメイン燃料噴射を実施する前に前記プレ燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御する第２プレ噴射制御手段と、前記プレ燃料噴射の燃料噴射量を決定する手段と、前記負荷検出手段により検出された前記エンジンの負荷が前記所定値以下であるかどうかを判断する手段と、前記エンジンの負荷が前記所定値よりも高いときは、前記１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から前記プレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量し、前記エンジンの負荷が前記所定値以下であるときは、前記２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から前記プレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する手段とを有し、
   前記メイン噴射制御手段は、前記エンジンの負荷が前記所定値よりも高いときは、前記プレ燃料噴射の燃料噴射量分が減量された燃料噴射量に応じて前記１回目のメイン燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御し、前記エンジンの負荷が前記所定値以下であるときは、前記プレ燃料噴射の燃料噴射量分が減量された燃料噴射量に応じて前記２回目のメイン燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする燃焼制御装置。
2. 前記エンジンの負荷と前記エンジンの回転数とに基づいて、前記１回目のメイン燃料噴射及び前記２回目のメイン燃料噴射の噴射時期を決定するメイン噴射時期決定手段を更に備え、
   前記第１着火時期制御手段は、前記プレ燃料噴射の噴射時期を決定する手段と、前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温が前記第１所定温度未満の第３所定温度よりも低いときに、前記プレ燃料噴射及び前記１回目のメイン燃料噴射の噴射時期を進角させる第１噴射時期補正手段とを更に有し、
   前記第１プレ噴射制御手段は、前記エンジンの水温が前記第３所定温度よりも低いときは、前記第１噴射時期補正手段により補正された噴射時期に応じて前記プレ燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御し、
   前記第２着火時期制御手段は、前記プレ燃料噴射の噴射時期を決定する手段と、前記油温検出手段により検出された前記エンジンの油温が前記第２所定温度未満の第４所定温度よりも低いときに、前記プレ燃料噴射及び前記１回目のメイン燃料噴射の噴射時期を進角させる第２噴射時期補正手段とを更に有し、
   前記第２プレ噴射制御手段は、前記エンジンの油温が前記第４所定温度よりも低いときは、前記第２噴射時期補正手段により補正された噴射時期に応じて前記プレ燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御し、
   前記メイン噴射制御手段は、前記エンジンの水温が前記第３所定温度よりも低いときは、前記第１噴射時期補正手段により補正された噴射時期に応じて前記１回目のメイン燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御し、前記エンジンの油温が前記第４所定温度よりも低いときは、前記第２噴射時期補正手段により補正された噴射時期に応じて前記１回目のメイン燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
3. 前記第１噴射時期補正手段は、前記エンジンの負荷が前記所定値以下であり且つ前記エンジンの水温が前記第３所定温度よりも低いときに、前記プレ燃料噴射及び前記１回目のメイン燃料噴射の噴射時期を進角させ、
   前記第２噴射時期補正手段は、前記エンジンの負荷が前記所定値以下であり且つ前記エンジンの油温が前記第４所定温度よりも低いときに、前記プレ燃料噴射及び前記１回目のメイン燃料噴射の噴射時期を進角させることを特徴とする請求項２記載の燃焼制御装置。

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