JP6229598B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
内燃機関の燃焼室内に燃料たるガソリン噴射可能な燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射された噴霧が点火可能領域を通過し該噴霧に火花点火によって直接に点火可能となるように、該燃料噴射弁に対する相対位置が決定された点火プラグと、
圧縮行程中の第1噴射時期に前記燃料噴射弁による第1噴射を実行するとともに該第1噴射によって形成されるプレ噴霧に対し前記点火プラグによって火花点火を行い、さらに、前記点火プラグによる前記プレ噴霧への点火後であり且つ圧縮行程上死点前の時期であって、前記第1噴射時期とのインターバルが、前記プレ噴霧への点火によって生じた火炎を起点として噴射燃料の燃焼が開始されるように設定された所定の第1噴射インターバルとなる第2噴射時期に前記燃料噴射弁による第2噴射の実行を開始することで、燃料の自着火を発生させるとともに少なくとも該第2噴射によって噴射された燃料の一部を拡散燃焼させる燃焼制御手段であって、前記第1噴射燃料を増量する場合に、該増量に従い前記第1噴射の時期を進角することで、前記第1噴射時期と前記第2噴射の前記所定噴射開始時期との間のインターバルを長くする燃焼制御手段と、を備え
前記燃焼制御手段が、内燃機関の機関負荷が所定負荷より高い運転領域では、前記第1噴射および第2噴射に加えて、圧縮行程における前記第1噴射時期よりも前の時期であって、前記第1噴射時期とのインターバルが、前記第2噴射の実行開始後の自着火または拡散燃焼により噴射燃料が燃焼するように設定された所定の第2噴射インターバルとなる第3噴射時期に前記燃料噴射弁による第3噴射を実行する。
ことで、第3噴射燃料のうちの多くを、第1噴射後のプレ噴霧への点火によって生じた火炎によっては燃焼させずに、第2噴射開始後の自着火または拡散燃焼によって燃焼させるようにすることができる。つまり、第3噴射時期は、単に圧縮行程における第1噴射時期よりも前であればよいというものではなく、第3噴射燃料の少なくとも一部が第2噴射開始後に自着火または拡散燃焼により燃焼することが可能となるように、第1噴射時期との相関を踏まえて決定される。そして、第3噴射燃料が第2噴射開始後の自着火または拡散燃焼によって燃焼することで、第1噴射燃料および第2噴射燃料のみならず第3噴射燃料も内燃機関の出力に寄与することとなる。そのため、第1噴射および第2噴射に加えて第3噴射を行った場合でも、熱効率の高いディーゼル燃焼を実現することができる。
量の増加を抑制することができる。また、上記のように、本発明に係る燃焼制御では第2噴射後に燃料の自着火を生じさせる必要があるが、第2噴射燃料量が過剰に多くなると、該第2噴射燃料の気化潜熱によって燃焼室内の温度が低下し、燃焼が不安定となる虞がある。内燃機関の機関負荷が所定負荷より高い運転領域では機関負荷にかかわらず第2噴射の燃料噴射量を一定量に制御することで、このような第2噴射燃料の気化潜熱に起因して燃焼が不安定となることも抑制することができる。
ている。
ンクポジションセンサ21の検出値に基づいて算出される機関回転速度、およびアクセルポジションセンサ22の検出値に基づく機関負荷等の内燃機関1の運転状態を把握可能である。また、ECU20には、燃料噴射弁6、点火プラグ5、およびスロットルバルブ71等が電気的に接続され、これらの各要素がECU20によって制御される。
上記のように構成される内燃機関1において実行される基本的な燃焼制御である基本燃焼制御について、図3に基づいて説明する。図3は、図の左側から右側に進む時系列において、内燃機関1で行われる燃焼制御に関する燃料噴射及び点火の流れ(図3(a)の上段を参照)と、その燃料噴射及び点火により燃焼室で生じると想定される燃焼に関する事象の変遷(図3(a)の下段を参照)を模式的に示したものである。また、図3(b)には、図3(a)に示す燃料噴射である第1噴射と第2噴射、および点火の時間的相関が示されている。なお、図3に示す形態は、あくまでも本実施例に係る基本燃焼制御を説明するために模式的に示したものであり、本発明をこの形態に限定して解釈すべきではない。
(1)第1噴射
基本燃焼制御では、一燃焼サイクル中において、先ず、圧縮行程中の第1噴射時期Tpに第1噴射が行われる。なお、第1噴射時期Tpは、後述する第2噴射時期Tmとの相関に基づいて決定される。第1噴射が実行されることで、図2に示すように、燃料噴射弁6から噴射された第1噴射燃料のプレ噴霧は、燃焼室内において点火プラグ5の点火可能領域5aを通過する。このように第1噴射の実行が開始された直後においては、第1噴射燃料のプレ噴霧は燃焼室内に広く拡散はせずに、該噴霧の貫徹力によりその先端部において周囲の空気を巻き込みながら燃焼室内を進んでいく。そのため、第1噴射燃料のプレ噴霧によって燃焼室内において成層混合気が形成される。
そして、上記のように成層化された第1噴射燃料のプレ噴霧に対して、第1噴射時期から所定の点火インターバルDsが経過した点火時期Tsに、点火プラグ5による点火が行われる。上記の通り、第1噴射燃料は成層化されているため、該第1噴射燃料量が少量であっても点火プラグ5周囲の局所的な空燃比は、当該点火による燃焼が可能な空燃比となっている。この点火により、第1噴射燃料によるスプレーガイド燃焼が行われることになる。換言すれば、スプレーガイド燃焼が可能となるように点火インターバルDsが設定されている。そして、ピストン3の圧縮作用による圧力上昇に加えて、このスプレーガイド燃焼が行われることで、燃焼室内の更なる温度上昇が得られることになる。ただし、第1噴射燃料のうち、このスプレーガイド燃焼によって燃焼する燃料は一部であり、そのうち
の多くは点火プラグ5の点火による燃焼には供されずに該点火以後も「燃え残り燃料」として燃焼室内に存在することになる。これは、第1噴射燃料によって形成された成層混合気における点火プラグ5の電極間から比較的離れた部分においては、その空燃比が高いために火炎が伝播できなくなるためである。ただし、当該燃え残り燃料は、燃焼室内で第1噴射燃料の一部が燃焼することで高温雰囲気に晒されることになる。そのため、燃え残り燃料の少なくとも一部は燃焼には至らない状況下での低温酸化反応により燃焼性が高められた物性に改質された状態となることが期待される。ただし、本発明における第1噴射燃料の燃え残りは、第1噴射燃料の一部が点火プラグ5の点火による燃焼に供されずに該点火以後も燃焼室内に未燃の状態で残った燃料を指すものであり、その燃え残った燃料が特定の物性を示す状態になっていることが必ずしも要求されるものではない。
次に、第1噴射時期から所定の第1噴射インターバルDi1が経過した圧縮行程上死点前の第2噴射時期Tm(点火プラグ5による点火時期TsからDi−Dsの時間が経過した時期Tm)に、燃料噴射弁6による第2噴射の実行が開始される。なお、内燃機関1においては、後述するように第2噴射燃料は自着火および拡散燃焼に供され、機関出力に寄与することになる。そのため、第2噴射時期Tmは、機関負荷等によって決定される量の第2噴射燃料の燃焼によって得られる機関出力が概ね最大となる時期(以下、「適正噴射時期」という)に設定される。ただし、第2噴射燃料の燃焼は、第1噴射燃料のプレ噴霧に対する点火によって生じた火炎を火種として開始される。つまり、第2噴射時期Tmが適正噴射時期に設定されるとともに、プレ噴霧への点火によって生じた火炎を起点として第2噴射燃料の燃焼が開始されるように第1噴射インターバルDi1が設定されている。第2噴射時期Tmと第1噴射インターバルDi1とがこのように設定されることで、第1噴射時期Tpは必然的に決まることになる。そして、第2噴射燃料の燃焼が開始されると燃焼室内の温度が更に上昇する。その結果、第1噴射燃料の燃え残りと第2噴射燃料とがその温度上昇場において自着火し、さらにはこれらの燃料が拡散燃焼に供されることになる。このとき、上記のように第1噴射燃料の燃え残りの燃焼性が高められている場合には、第2噴射の実行開始後の燃料の自着火がより促進されることが期待される。
る時期においては、第2噴射はまだ行われておらず、燃焼室内には第1噴射燃料に対する点火によって生じた火炎と、該点火では燃焼していない第1噴射燃料である燃え残り燃料が存在していることになる。ここで、図5に基づいて第1噴射燃料の燃え残りについて説明する。図5は、基本燃焼制御での第1噴射における、第1噴射燃料量と、第1噴射燃料の燃焼効率(以下、第1燃焼効率と称する)との相関を、3つの燃焼条件L5〜L7のそれぞれについて示した図である。具体的には、L5、L6、L7の順で、燃焼条件である第1噴射時期Tpと点火時期Tsとが、両時期のインターバルである点火インターバルDsを一定とした状態で進角されている。なお、図5においては、第2噴射は行われずに、第1噴射及び点火のみ(つまり、スプレーガイド燃焼のみ)が行われた場合の上記相関が示されている。
第1噴射燃料の燃え残り率 = 1− 第1燃焼効率 ・・・(式1)
ここで、図5からは、第1噴射燃料量が一定の場合に、第1噴射開始時期Tpおよび点火時期Tsを進角させると(すなわち、第1噴射インターバルDi1を大きくすると)、第1燃焼効率は下がり、故に燃え残り率は高くなる傾向が見出せる。また、第1噴射燃料量を変化させた場合であっても、第1噴射時期Tp及び点火時期Tsの進角量を調整することで、第1燃焼効率と燃え残り率とを一定に制御することもできる。このように本実施例に係る基本燃焼制御では、第1噴射燃料量と、第1噴射時期Tpおよび点火時期Ts(すなわち、第1噴射インターバルDi1)とを調整することで、第1−第2噴射相関を形成する要素の一つである第1噴射燃料の燃え残り率を制御することができる。
燃え残りが第2噴射後の燃料の自着火の促進に寄与していると考えられる。また、本実施に係る基本燃焼制御において、第1噴射燃料量以外に第1噴射時期Tpや点火時期Tsを調整することで第1噴射燃料の燃え残り量を多くした場合も第2噴射後の燃料の自着火が促進されていることを、本発明の発明者は確認した。つまり、本実施例に係る基本燃焼制御においては、第1噴射や点火に関するパラメータを調整して第1噴射燃料の燃え残り率を高めることで、第2噴射実行開始後の第1噴射燃料の燃え残りと第2噴射燃料との燃焼において自着火を促進させることが可能である。
ここで、上述したような第1−第2噴射相関を成立させるための技術的要素である、第1噴射燃料量および第2噴射燃料量と第1噴射インターバルとの詳細について説明する。
の点火によって生じた火炎を起点として第2噴射燃料の燃焼が開始されるように設定されている。さらに、第1噴射インターバルDi1は、燃焼全体の熱効率、第1噴射燃料の燃え残り量、およびスモークの発生量を考慮して決定されている。
ーバルDi1を大きくしていくと、第1噴射燃料への点火による燃焼過程のより終端側の時期に第2噴射が実行されることになる。この終端側の時期では、第1噴射燃料の燃焼が収束しようとしている状態にあるため、第1噴射燃料の燃焼によって生じた火炎を起点とした第2噴射燃料の燃焼が開始されにくい状況にある。そのため、第1噴射インターバルDi1があまりに大きくなると、第2噴射燃料を燃焼させることができず失火が生じてしまう可能性がある。このような失火が生じてしまう可能性が高い第1噴射インターバルの領域(Di1がDibより大きい領域)を、図7では失火発生領域R2と表している。なお、第1噴射燃料量によって失火発生領域R2の下限値(図7に示すDi1b)は変化する。つまり、第1噴射燃料量が増量されると、該第1噴射燃料への点火による燃焼がより長い期間継続されることになる。そのため、第1噴射インターバルDi1をより大きくしても第2噴射燃料を燃焼させることが可能となる。
効率がピーク値を示す噴射インターバルDi1xを採用するのが好ましい。
形態1: 第1噴射燃料量=X1 第2噴射燃料量=Y1
形態2: 第1噴射燃料量=X2 第2噴射燃料量=Y2
形態3: 第1噴射燃料量=X3 第2噴射燃料量=Y3
但し、X1>X2>X3、且つ、Y1<Y2<Y3。
次に、本本実施例に係る内燃機関1での高負荷運転時における燃焼制御について説明する。本実施例に係る内燃機関1においては、機関負荷の上昇に従って燃焼室内への燃料噴射量を増量する必要がある。ただし、上述したように、第2噴射燃料量があまりに増量されると、スモークの発生量が増加したり、燃料の気化潜熱に起因して燃焼室内の温度が低下することで燃焼が不安定となったりする虞がある。また、上述したように、第1噴射燃料量を増量する場合は、その増量とともに第1噴射時期Tpを進角する、すなわち第1噴射インターバルDi1を大きくすることで、スモークの発生量を抑制することができる。しかしながら、第1噴射燃料への点火によって生じる火炎を第2噴射燃料の燃焼のための火種とする必要があることから、図7に示すように、第1噴射インターバルDi1には上限値(図7におけるDi1b)が存在する。そして、仮に、第1噴射インターバルDi1を当該上限値に維持した状態で第1噴射燃料量を更に増量した場合、第2噴射が実行された際に第1噴射燃料の燃え残りと第2噴射燃料とが重なり易くなる。したがって、第1噴射燃料についても、あまりに増量されると、スモークの発生量の増加を招く虞がある。そこで、本実施例に係る内燃機関1においては、一燃焼サイクル中に燃焼室内に噴射する燃料量が比較的多く必要となる高負荷領域では、上述したような基本燃焼制御における第1噴射および第2噴射に加えて燃料噴射弁6による第3噴射が行われる。
値)がL17の熱発生率の二次ピーク値よりも大きくなっている。さらに、L18では、L17に比べて、熱発生率の二次ピーク値からの立ち下り速度(二次ピーク以後のグラフの傾き)が大きくなっている。このことからも、第3噴射燃料が、第1噴射燃料の燃え残りと同様、第2噴射後の燃料の自着火の促進に寄与している推察される。
ここで、本実施例に係る燃焼制御の制御フローについて図11〜13に基づいて説明する。図11,12は、本実施例に係る燃焼制御の制御フローを示すフローチャートである。この制御フローは、ECU20に予め記憶されており、内燃機関1が稼働している間、ECU20に格納された制御プログラムが実行されることで、所定の間隔で繰り返し実行される。
応する燃料噴射量を表している(以下、第2所定量S2と称する)。また、S3(>S2)は、第2中負荷領域R5と運転領域R6(以下、高負荷領域R6と称する)との境界となる機関負荷に対応する燃料噴射量を表している(以下、第3所定量S3と称する)。そして、本実施例では、内燃機関1の機関負荷が、低負荷領域R3、第1中負荷領域R4、または第2中負荷領域R5に属する場合は、上記の基本燃焼制御が行われ、高負荷領域R6に属する場合は上記の高負荷燃焼制御が行われる。つまり、本実施例では、第2中負荷領域R5と高負荷領域R6との境界となる機関負荷が、本発明に係る「所定負荷」に相当する。なお、それぞれの負荷領域の詳細については後述する。
図13(a)で線L21に示される制御マップを利用して、第1噴射燃料量Spが最小第1噴射燃料量Spminに設定される。ここで、最小第1噴射燃料量Spminは、第2噴射が実行された際に第2噴射燃料の燃焼開始のための火種となる火炎を形成することが可能な第1噴射燃料量の下限値である。ここで、第1噴射燃料量Spが多くなると、点火プラグ5での点火による燃焼(即ちスプレーガイド燃焼)が促進され易くなるため第1噴射燃料における燃え残り率が低下する虞があるが、第1噴射燃料量Spを最小第1噴射燃料量Spminとすることでその燃え残り率を可及的に高くすることができる。そのため、低負荷領域R3では、第1噴射燃料量Spを最小第1噴射燃料量Spminとすることで、安定した燃焼を確保しつつ高い熱効率を実現することができる。なお、上述のように、低負荷領域R3では、機関負荷の増加に対しては第2噴射燃料量Smのみの増加によって対応するため、図13(a)で線L21に示されるように、当該領域R3では、第1噴射燃料量Spは最小第1噴射燃料量Spminで固定される。
Sm = S0 −Sp×α ・・・(式2)
α:第1噴射燃料の燃え残り率
上記のとおり、本実施例に係る基本燃焼制御では、第1噴射燃料の燃え残りは第2噴射燃料とともに自着火し拡散燃焼に供されることで機関出力に寄与する。そのため、機関出力に寄与するという観点に立てば、第1噴射燃料の一部、すなわちその燃え残りは第2噴射燃料と同等と言うことができる。そこで、第1噴射燃料の燃え残り率を示す係数αを予め実験等で求めておき、当該係数αを考慮した上記式2に従って第1噴射燃料量Smを算出することで、適切な第1噴射燃料量Smを求めることができる。なお、第1噴射燃料の燃え残り率は、点火インターバルDs及び第1噴射インターバルDi1に応じて変化する。従って、係数αはこれらに基づいて定まる値である。そして、低負荷領域R3では、点火インターバルDs及び第1噴射インターバルDi1はいずれも一定であるため、上記式2おける係数αも一定値となる。また、低負荷領域R3では、上記の理由により第1噴射燃料量Spは最小第1噴射燃料量Spminに固定されるため、上記式2においてSp=Spminとなる。また、第1噴射燃料量に対して点火プラグ5による点火によって燃焼する分の燃料量(すなわちスプレーガイド燃焼によって燃焼する分の燃料量)が非常に少ない場合は、制御上、係数α=1としてもよい。この場合、負荷対応噴射量=合計噴射量として制御することになる。S108の処理が終了すると、次にS130の処理が実行される。
Sp = (S0 −Sm)/α ・・・(式3)
なお、αは、式2と同じく、第1噴射燃料の燃え残り率である。上記式3に従うことで、S108やS114の処理と本質的に同じように、本実施例に係る基本燃焼制御の特徴を考慮した上で第1噴射燃料量Spを決定することができる。なお、第2中負荷領域R5においては、上記の理由で第2噴射燃料量Smは最大第2噴射燃料量Smmaxに固定されるため、上記式3においてSm=Smmaxとなる。また、第2中負荷領域R5では、最大第2噴射燃料量Smmaxに固定されるため、第1噴射燃料量Spの増量比率(機関負荷の上昇量に対する第1噴射燃料量Spの増加量の比率)は、機関負荷の上昇に対応して第2噴射燃料量Smも増量される第1中負荷領域R4における第1噴射燃料量Spの増量比率よりも大きくなる。
能となる。
Spp = S0 −Sp×α −Sm ・・・(式4)
ここで、αは、式2と同じく、第1噴射燃料の燃え残り率である。上述したとおり、本実施例に係る高負荷燃焼制御では、第3噴射燃料のほとんどは第2噴射燃料とともに自着火し拡散燃焼に供されることで機関出力に寄与する。そのため、機関出力に寄与するという観点に立てば、第3噴射燃料は第2噴射燃料と同等と言うことができる。そこで、上記式4に従って第3噴射燃料量Sppを算出することで、機関負荷に対応する燃料噴射量を確保するのに適切な第3噴射燃料量Sppを求めることができる。なお、高負荷領域R6においては、第2噴射燃料量Smは最大第2噴射燃料量Smmaxに固定されるため、上記式4においてSm=Smmaxとなる。また、高負荷領域R6においては、第1噴射燃料量Spは最小第1噴射燃料量Spminで固定されるため、上記式4においてSp=Spminとなる。また、後述するように、高負荷領域R6においては、第1噴射時期Tp、第2噴射時期Tm、および点火時期Tsはいずれも一定であり、点火インターバルDs
及び第1噴射インターバルDi1はいずれも一定となるため、上記式4における係数αも一定値となる。つまり、高負荷領域R6においては、機関負荷が上昇した場合、その上昇量分に対応した量だけ第3噴射燃料量Sppが増量されることになる。
まりに早い時期となると、第3噴射燃料が気筒2のボア壁面に付着し易くなる。そこで、第3噴射燃料のボア壁面への付着量を許容範囲内に抑制するために、図13(b)に示すように、第3噴射時期Tppには上限値(最進角値)が設けられている。機関負荷の上昇に従って第3噴射時期Tppを進角させることで、第3噴射時期Tppが当該上限値に達した場合、さらに機関負荷が上昇し第3噴射燃料量S3が増量されても、第3噴射時期Tppは当該上限値に維持される。
図14は、本実施例に係る燃焼制御に用いられる制御マップの他の例を示している。図14の上段(a)では、図13(a)と同様、内燃機関1の機関負荷と第1噴射燃料量の相関を線L21で示し、該機関負荷と第2噴射燃料量との相関を線L22で示し、該機関負荷と第3噴射燃料量との相関を線L23で示し、該機関負荷と該機関負荷に対応した燃料噴射量である負荷対応噴射量との相関を線L20で示している。更に、図14(a)では、点火プラグ5による点火では燃焼していない第1噴射燃料の燃え残り量をM1で示している。また、図14の下段(b)では、図13(b)と同様、内燃機関1の機関負荷と第1噴射時期Tpの相関を線L31で示し、該機関負荷と点火時期Tsとの相関を線L30で示し、該機関負荷と第2噴射時期Tmとの相関を線L32で示し、該機関負荷と第3噴射時期Tppとの相関を線L33で示している。そして、線L31と線L32との間隔が第1噴射インターバルDi1を示し、線L31と線L30との間隔が点火インターバルDsを示し、線L33と線L31との間隔が第2噴射インターバルDi2を示している。
れており、第2噴射時期Tmは該最大第2噴射燃料量Smmaxに適した時期(すなわち、第2噴射時期Tmの最進角時期)に固定されている。ただし、本制御マップでは、図14(a)の線L21に示すように、高負荷領域R6において第1噴射燃料量Spが最大第1噴射燃料量Spmaxに固定されている点で、図13に示す制御マップと異なっている。そして、本制御マップでは、図14(b)の線L31に示すように、高負荷領域R6において第1噴射時期Tpが最大第1噴射燃料量Spmaxに適した時期(すなわち、第1噴射時期Tpの最進角時期)に固定されている。このように第1噴射燃料量Spおよび第1噴射時期Tpが決定されることで、高負荷領域R6では、第1噴射燃料のプレ噴霧への点火後に図14(a)にM1で示す量の第1噴射燃料の燃え残りが生成されることになる。つまり、高負荷領域R6における第1噴射燃料の燃え残り量は最大量で概ね一定となる。
)では、点火プラグ5による点火では燃焼していない第1噴射燃料の燃え残り量をM1で示している。また、図17の下段(b)では、図13(b)と同様、内燃機関1の機関負荷と第1噴射時期Tpの相関を線L31で示し、該機関負荷と点火時期Tsとの相関を線L30で示し、該機関負荷と第2噴射時期Tmとの相関を線L32で示し、該機関負荷と第3噴射時期Tppとの相関を線L33で示している。そして、線L31と線L32との間隔が第1噴射インターバルDi1を示し、線L31と線L30との間隔が点火インターバルDsを示し、線L33と線L31との間隔が第2噴射インターバルDi2を示している。
定されるため、上記式4においてSm=Smmaxとなる。また、第2中負荷領域R5および高負荷領域R6においては、第1噴射燃料量Spは所定の第1噴射燃料量Spxに固定されるため、上記式4においてSp=Spxとなる。また、後述するように、第2中負荷領域R5および高負荷領域R6においては、第1噴射時期Tp、第2噴射時期Tm、および点火時期Tsはいずれも一定であり、点火インターバルDs及び第1噴射インターバルDi1はいずれも一定となるため、上記式4における係数αも一定値となる。つまり、第2中負荷領域R5および高負荷領域R6においては、機関負荷が上昇した場合、その上昇量分に対応した量だけ第3噴射燃料量Sppが増量されることになる。
Spを相対的に少ない量に抑えることができる。そのため、第2中負荷領域における第1噴射燃料の燃え残りと第2噴射燃料との重なりに起因するスモークの発生量をより抑制することができる。
図18は、本実施例に係る燃焼制御に用いられる制御マップの他の例を示している。図18の上段(a)では、図18(a)と同様、内燃機関1の機関負荷と第1噴射燃料量の相関を線L21で示し、該機関負荷と第2噴射燃料量との相関を線L22で示し、該機関負荷と第3噴射燃料量との相関を線L23で示し、該機関負荷と該機関負荷に対応した燃料噴射量である負荷対応噴射量との相関を線L20で示している。更に、図18(a)では、点火プラグ5による点火では燃焼していない第1噴射燃料の燃え残り量をM1で示している。また、図18の下段(b)では、図13(b)と同様、内燃機関1の機関負荷と第1噴射時期Tpの相関を線L31で示し、該機関負荷と点火時期Tsとの相関を線L30で示し、該機関負荷と第2噴射時期Tmとの相関を線L32で示し、該機関負荷と第3噴射時期Tppとの相関を線L33で示している。そして、線L31と線L32との間隔が第1噴射インターバルDi1を示し、線L31と線L30との間隔が点火インターバルDsを示し、線L33と線L31との間隔が第2噴射インターバルDi2を示している。
第2中負荷領域R5および高負荷領域R6において第1噴射燃料量Spが所定の第1噴射燃料量Spxに固定されるために第1噴射燃料の燃え残り量が一定となる図17に示す制御マップに比べて、第2中負荷領域R5および高負荷領域R6での同一の機関負荷に対する第3噴射燃料量Spp自体は少なくなっている。これにより、高負荷領域R6において、第2噴射実行後の自着火または拡散燃焼に供される、第1噴射燃料の燃え残り量と第3噴射燃料量との和が、図13に示す制御マップの場合と略同一となる。
2・・・気筒
3・・・ピストン
5・・・点火プラグ
6・・・燃料噴射弁
7・・・吸気ポート
8・・・排気ポート
9・・・吸気弁
10・・排気弁
20・・ECU
21・・クランクポジションセンサ
22・・アクセルポジションセンサ
71・・スロットル弁
72・・エアフローメータ
Tp・・第1噴射時期
Tm・・第2噴射時期
Tpp・・第3噴射時期
Ts・・点火時期
Di1・・第1噴射インターバル
Di2・・第2噴射インターバル
Ds・・点火インターバル
Sp・・第1噴射燃料量
Sm・・第2噴射燃料量
Spp・・第3噴射燃料量
Claims (6)
- 内燃機関の燃焼室内に燃料たるガソリンを噴射可能な燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射された噴霧が点火可能領域を通過し該噴霧に火花点火によって直接に点火可能となるように、該燃料噴射弁に対する相対位置が決定された点火プラグと、
圧縮行程中の第1噴射時期に前記燃料噴射弁による第1噴射を実行するとともに該第1噴射によって形成されるプレ噴霧に対し前記点火プラグによって火花点火を行い、さらに、前記点火プラグによる前記プレ噴霧への点火後であり且つ圧縮行程上死点前の時期であって、前記第1噴射時期とのインターバルが、前記プレ噴霧への点火によって生じた火炎を起点として噴射燃料の燃焼が開始されるように設定された所定の第1噴射インターバルとなる第2噴射時期に前記燃料噴射弁による第2噴射の実行を開始することで、燃料の自着火を発生させるとともに少なくとも該第2噴射によって噴射された燃料の一部を拡散燃焼させる燃焼制御手段であって、前記第1噴射燃料を増量する場合に、該増量に従い前記第1噴射時期を進角することで、前記第1噴射時期と前記第2噴射時期との間のインターバルを長くする燃焼制御手段と、を備え
前記燃焼制御手段が、内燃機関の機関負荷が所定負荷より高い運転領域では、前記第1噴射および第2噴射に加えて、圧縮行程における前記第1噴射時期よりも前の時期であって、前記第1噴射時期とのインターバルが、前記第2噴射の実行開始後の自着火または拡散燃焼により噴射燃料が燃焼するように設定された所定の第2噴射インターバルとなる第3噴射時期に前記燃料噴射弁による第3噴射を実行する内燃機関の制御装置。 - 前記燃焼制御手段が、内燃機関の機関負荷が前記所定負荷より高い運転領域では、機関負荷の上昇に従って、前記第3噴射の燃料噴射量を増量するとともに前記第3噴射時期を進角することで前記第3噴射時期と前記第1噴射時期との間のインターバルを長くする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃焼制御手段が、機関負荷の上昇に従って前記第3噴射の燃料噴射量を増量する際に、機関負荷の上昇分に対応する総燃料噴射量の増量分のうちの5割以上を前記第3噴射の燃料噴射量の増量分とし、該総燃料噴射量の増量分のうちの残りを前記第1噴射または第2噴射の少なくともいずれかの燃料噴射量の増量分とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃焼制御手段が、内燃機関の機関負荷が前記所定負荷より高い運転領域では、該機関負荷に関わらず前記第2噴射の燃料噴射量を一定量に制御する請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃焼制御手段が、内燃機関の機関負荷が前記所定負荷より高い運転領域では、該機関負荷に関わらず前記第1噴射の燃料噴射量を一定量に制御する請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃焼制御手段が、内燃機関の機関負荷が前記所定負荷以下の運転領域では、該機関負荷の上昇に従って、前記第1噴射の燃料噴射量を増量するとともに前記第1噴射時期を進角し、且つ、内燃機関の機関負荷が前記所定負荷より高い運転領域では、前記第1噴射の燃料噴射量を、該機関負荷が前記所定負荷以下の運転領域における前記第1噴射の最大燃料噴射量よりも少ない量で一定量に制御するとともに、前記第1噴射時期を、該機関負荷が前記所定負荷以下の運転領域における前記第1噴射時期の最大進角時期よりも遅い時期で一定の時期に制御する請求項5に記載の内燃機関の制御装置。
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