内燃機関の燃焼制御装置
【課題】燃焼モード切替過渡時において、吸気状態の変化に応じて燃料噴射時期を制御することで、過渡時におけるスモークの排出を抑制し、排ガス性能を向上させることのできる内燃機関の燃焼制御装置を提供すること。
【解決手段】予混合燃焼モードから通常燃焼モードへと切り替わる過渡時において、空気過剰率λが低下している間は、燃料噴射時期をλ変化率Δλ／Δｔに基づき算出される噴射時期進角量ΔＴ分進角させ、空気過剰率λの低下が終了した後は、Ｏ２濃度Ｏ２、ブースト圧Ｐｂ、吸気温度Ｔｂに基づき算出される吸気状態量γの変化に応じて燃料噴射時期を遅角させる。
【解決手段】予混合燃焼モードから通常燃焼モードへと切り替わる過渡時において、空気過剰率λが低下している間は、燃料噴射時期をλ変化率Δλ／Δｔに基づき算出される噴射時期進角量ΔＴ分進角させ、空気過剰率λの低下が終了した後は、Ｏ２濃度Ｏ２、ブースト圧Ｐｂ、吸気温度Ｔｂに基づき算出される吸気状態量γの変化に応じて燃料噴射時期を遅角させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼制御装置に係り、詳しくは燃焼モードが切り替わる際の燃焼を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、運転状態に応じて複数の燃焼モードを有しており、例えばディーゼルエンジンでは、筒内の圧縮された空気に燃料を噴射し、当該燃料噴射中に自発着火によって燃焼させる所謂ディーゼル燃焼モード（通常燃焼モード）がある。また、ディーゼルエンジンでは、燃料の噴射時期を進角側とし、予め燃料と空気とを混合させてから燃焼を生起させる予混合燃焼モードがある。当該予混合燃焼モードでは、ＥＧＲガスを多量に導入する等してＮＯｘ及びスモークの発生を抑えることが可能となる。
【０００３】
ただし、予混合燃焼モードはエンジンの運転が低負荷低回転数である領域に限られており、高負荷高回転数領域では通常燃焼モードに切り替える必要がある。
このように燃焼モードを切り替える際、ＥＧＲバルブ、吸気スロットルバルブ、過給機等を切替後の燃焼モードに対応した指示値に変更するが、指示値通りのＥＧＲガス量、吸気量、ブースト圧となるのには遅れが生じる。
【０００４】
このため、例えば予混合燃焼モードから通常燃焼モードへ移行させる場合、燃料噴射量が増加するのに対してＥＧＲガスが減少するのが遅れて燃料過多となり、スモークが発生するという問題がある。
そこで、予混合燃焼モードから通常燃焼モードへ移行する際には、通常燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に変更するようＥＧＲバルブに対して指令が出された後、第一所定期間は、予混合燃焼モードにおける燃料噴射制御を維持し、第一所定期間経過時点から、変更されるＥＧＲガス量に応じて、通常燃焼モードにおいて行われる燃料噴射制御に変更する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１００６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、第一所定期間はメイン噴射の噴射数で約６噴射程度等と予め設定した一定値であり、吸気状態に応じて設定されるものではない。吸気状態はエンジンの運転状態等によって変化することから、このように一定値の所定期間では確実に吸気状態の遅れに対応できるものではない。
また、上記特許文献１では、第一所定期間経過時点から、メイン噴射時期を通常燃焼モードにおける噴射時期に一定の割合で変更しているが、これも吸気状態を考慮しているものではなく、このように噴射時期を遅角させると吸気状態の変化に対し噴射時期を遅角させるのが速くなりスモークが発生するという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃焼モード切替過渡時において、正確に吸気状態の変化に応じて燃料噴射時期を制御することで、過渡時におけるスモークの排出を抑制し、排ガス性能を向上させることのできる内燃機関の燃焼制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関の燃焼制御装置では、燃焼モードとして、第１の燃焼モードと、該第１の燃焼モードよりも進角側で燃料を噴射し、排気から吸気へのＥＧＲガス還流量が多く設定された第２の燃焼モードとを有した内燃機関と、前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は燃料噴射時期を進角または維持し、該筒内の燃料量に対する空気量の割合の低下が終了した後は、該筒内の酸素量に相関する吸気状態量の変化に応じて燃料噴射時期を遅角させる燃焼制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項２の内燃機関の燃焼制御装置では、請求項１において、前記燃焼制御手段は、前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、該筒内の燃料量に対する空気量の割合の変化率を積算した値に基づき燃料噴射時期を進角させることを特徴としている。
請求項３の内燃機関の燃焼制御装置では、請求項１において、前記燃焼制御手段は、前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、第２の燃焼モードでの燃料噴射時期を維持することを特徴としている。
【０００９】
請求項４の内燃機関の燃焼制御装置では、請求項１から３のいずれかにおいて、前記吸気状態量は、少なくとも筒内の吸気の酸素濃度、吸気圧力、及び吸気温度に基づき算出されることを特徴としている。
請求項５の内燃機関の燃焼制御装置では、請求項１から４のいずれかにおいて、前記燃焼制御手段は、前記第１の燃焼モードから前記第２の燃焼モードへ切り替わる過渡時には、前記筒内の吸気の酸素濃度の変化に応じて燃料噴射時期を進角させることを特徴とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
上記手段を用いる本発明の請求項１の内燃機関の燃焼制御装置によれば、第１の燃焼モードと、第１の燃焼モードよりも進角側で燃料を噴射し、ＥＧＲ量が多く設定された第２の燃焼モードとを有した内燃機関において、第２の燃焼モードから第１の燃焼モードへと切り替わる過渡時であり、燃料量に対する空気量の割合が低下している間は燃料噴射時期を遅角させず、燃料量に対する空気量の割合の低下が終了した後は、筒内の酸素量に相関する吸気状態量の変化に応じて燃料噴射時期を遅角させる。
【００１１】
つまり、第２の燃焼モードから第１の燃焼モードへの切替過渡時において、燃料噴射量に対する吸気状態の遅れから筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は燃焼噴射時期を少なくとも遅角はさせないことで、燃焼の遅延を抑制させることができる。
そして、燃料量に対する空気量の割合の低下が終了した後には、酸素量（Ｏ２量）に相関する吸気状態量の変化に応じて燃料噴射時期を遅角させることで、酸素濃度（Ｏ２濃度）のみに応じて制御するよりも、より正確に吸気状態に応じて燃料噴射時期を遅角させることができる。
【００１２】
このように、燃焼の遅延を抑制し、正確な吸気状態に応じて燃料噴射時期を遅角させることで、燃焼モード切替過渡時におけるスモークの排出を低減し、排ガス性能を向上させることができる。
請求項２に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、第２の燃焼モードから第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、この燃料量に対する空気量の割合の変化率を積算した値に基づき燃料噴射時期を進角させる。
【００１３】
このように、燃料量に対する空気量の割合の変化率の積算値に応じて燃焼噴射時期を進角させることで、吸気状態の遅れを補うように燃料噴射時期を進角させることとなり、吸気状態に応じて燃焼を進角側に移動させることができる。したがって、燃焼の遅延をより確実に抑制することでき、スモークの発生を低減することができる。
請求項３に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、第２の燃焼モードから第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、切替前の燃焼モードである第２の燃焼モードでの燃料噴射時期を維持する。
【００１４】
つまり、燃料量に対する空気量の割合が低下している間の燃料噴射時期を保ち、吸気状態が追従した時点から吸気状態量の変化に応じて燃料噴射時期を遅角させていくことで、十分にスモークの低減を図ることができる。
これにより、制御を簡略化しつつ、排気性能を向上させることができる。
請求項４に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、吸気状態量は少なくとも筒内の吸気の酸素濃度、吸気圧力、及び吸気温度に基づき算出する。
【００１５】
このように、酸素濃度に加えて、吸気圧力及び吸気温度に基づいて吸気状態量を算出することで、正確な吸気状態量を算出することができる。
また、吸気圧力や吸気温度は既存のセンサ類を用いて検出することができることから、コストの増加を抑制しつつ、容易に吸気状態量を算出することができる。
請求項５に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、第１の燃焼モードから第２の燃焼モードへ切り替わる過渡時においては、筒内の吸気の酸素濃度（Ｏ２濃度）の変化に応じて燃料噴射時期を進角させる。
【００１６】
Ｏ２濃度は、吸気状態を示す値のうち、ブースト圧や吸気温度よりも応答が比較的速く、当該Ｏ２濃度に応じて燃焼噴射時期を進角させることで、吸気状態に応じて安定した燃焼を保ちつつ、早期に燃焼モード切替を完了させることができる。
通常燃焼モードから予混合燃焼モードへの切り替えでは、燃料噴射量が吸気状態よりも先行して減少するため、燃料過多によるスモークの発生は抑制され、Ｏ２濃度に応じて燃料噴射時期を進角させることで高温燃焼によるＮＯｘの発生も十分に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の概略構成図が示されており、以下、同図に基づき説明する。
図１に示すエンジン１（内燃機関）は、図示しないコモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒２内に直接噴射する４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンである。なお、図１には４気筒のうちの１つの気筒の断面が示されている。
【００１８】
エンジン１は、複数の気筒２が形成されたシリンダブロック４の上部に、シリンダヘッド６が載置されて構成されている。
各気筒２には上下摺動可能にピストン８が設けられおり、当該ピストン８の頂面と気筒２の内壁、及びシリンダヘッド６下面に囲まれて燃焼室１０が形成されている。
シリンダヘッド６には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１２が設けられている。
【００１９】
また、シリンダヘッド６には、燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向一側に延びた吸気ポート１４及び燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向他側に延びた排気ポート１６が形成されている。さらに、当該シリンダヘッド６には、吸気ポート１４及び排気ポート１６に対応して、当該各ポート１４、１６と燃焼室１０との連通及び遮断を行う吸気バルブ１８及び排気バルブ２０がそれぞれ設けられている。なお、当該吸気ポート１４及び排気ポート１６は１気筒につきそれぞれ２箇所設けられており、それに対応して吸気バルブ１８及び排気バルブ２０はそれぞれ２本設けられている。
【００２０】
そして、エンジン１の幅方向一側には、吸気ポート１４と連通する吸気管２２が接続されている。
当該吸気管２２には、吸気上流側に図示しないエアクリーナが設けられており、その吸気下流側にはエンジン１に吸気量を検出するエアフローセンサ２４が設けられている。また、当該吸気管２２には、エアフローセンサ２４より吸気下流側に、吸気を過給するターボチャージャ２６のコンプレッサ２６ａ、過給された吸気を冷却するインタークーラ２８、吸気量を調整するスロットルバルブ３０が順に設けられている。
【００２１】
一方、エンジン１の幅方向他側には排気ポート１６と連通する排気管３２が接続されている。
当該排気管３２には、上記ターボチャージャ２６のコンプレッサ２６ａと回転軸が連結され排気流により回転するタービン２６ｂが設けられている。
また、当該排気管３２の排気上流側部分と、吸気管２２の吸気下流側部分とは、ＥＧＲ通路３４を介して連通されており、排気を吸気系に還流可能に構成されている。当該ＥＧＲ通路３４には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３６及び吸気系へ還流させるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブ３８が設けられている。
【００２２】
また、当該エンジン１を搭載した車両には、エンジン１の運転制御等をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置としてＥＣＵ４０（燃焼制御手段）が設けられている。当該ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うとともに、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
例えば、ＥＣＵ４０の入力側には、上記エアフローセンサ２４、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ４２、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ４４、吸気ポート１６に臨んで設けられておりブースト圧（過給圧）、即ち筒内に吸入される吸気の吸気圧を検出するブースト圧センサ４６、同じく吸気ポート１４に設けられており吸気温度を検出する吸気温度センサ４８等の各種センサ類が接続されており、これらの検出値から、筒内の酸素濃度（Ｏ２濃度）、燃焼噴射量に対する空気量の割合に相当する空気過剰率、アクセル開度に応じたエンジン１に作用する負荷、エンジン回転数等が算出可能である。また、ＥＣＵ４０の出力側には各気筒の燃料噴射弁１２、スロットルバルブ３０、ＥＧＲバルブ３８などの各種デバイス類が接続されている。
【００２３】
そして、ＥＣＵ４０は、上記各種センサ類から取得される情報に基づき、エンジン１の燃焼モードの切替制御や各気筒における燃焼制御を行う。
具体的にはＥＣＵ４０によるエンジン１の燃焼モードの切替制御では、ＥＣＵ４０はエンジン１に作用する負荷及びエンジン回転数に応じて、予め設定された燃焼モードの切り替えを行う。
【００２４】
例えば、運転状態が低負荷低回転数領域にある場合には、比較的進角側に燃料噴射時期を設定し、予め空気と燃料とを混合した後に自発着火による燃焼を生起させる予混合燃焼モード（第２の燃焼モード）とする。なお、当該予混合燃焼モードでは、ＥＧＲガスの還流量を増加させることで低温化を図り、ＮＯｘの発生を抑制させる。
上記予混合燃焼モードが成立する低負荷低回転数領域外の運転状態である場合には、比較的遅角側に燃料噴射時期を設定し、燃料噴射中に燃焼を生起させる拡散燃焼を行う通常燃焼モード（第１の燃焼モード）とする。
【００２５】
これら予混合燃焼モード及び通常燃焼モードでは、例えば空気過剰率に基づき、ＥＧＲバルブ開度、スロットル開度、ブースト圧等を制御する。
また、ＥＣＵ４０は、これら２つの燃焼モードの切替過渡時においては、それぞれ所定の制御を行う。
例えば、減速等により通常燃焼モードから予混合燃焼モードへ切り替わる際には、燃料噴射量は予混合燃焼モードに対応した少量の燃料噴射量に切り替えられ、燃料噴射時期はＯ２濃度の低下に応じて進角側へ移動させる。Ｏ２濃度は、吸気状態を示す値のうち、ブースト圧や吸気温度よりも応答が比較的速く、当該Ｏ２濃度に応じて燃焼噴射時期を進角させることで、吸気状態に応じ安定した燃焼を保ちつつ、早期に燃焼モード切替を完了させることができる。なお、通常燃焼モードから予混合燃焼モードへの切り替えでは、燃料噴射量が吸気状態よりも先行して減少するため、燃料過多によるスモークの発生は抑制され、Ｏ２濃度に応じて燃料噴射時期を進角させることで高温燃焼によるＮＯｘの発生も十分に抑制することができる。
【００２６】
また、加速等により予混合燃焼モードから通常燃焼モードへと切り替わる際には、燃料噴射量増加に対する吸気状態の遅れから発生するスモークを抑制するよう、詳細に吸気状態を算出して燃料噴射時期を制御する。
以下、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置による燃焼制御について詳しく説明する。
図２には、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置による燃焼制御ルーチンがフローチャートにより示されており、同フローチャートに沿って燃焼制御の流れについて説明する。
【００２７】
まず、ＥＣＵ４０はステップＳ１として、エンジン１の運転状態が過渡運転であるか否かを判別する。これは例えばアクセル開度の変化率が所定値以上であるか否か等で判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち定常運転である場合は、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、エンジン負荷及びエンジン回転数に基づき通常燃焼モードまたは予混合燃焼モードに応じた燃料噴射制御を行い、当該ルーチンをリターンする。
【００２８】
上記ステップＳ１の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち過渡運転時である場合は、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、加速運転等であって、予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替過渡時であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合はステップＳ４に進む。
【００２９】
ステップＳ４では、減速運転等であって、通常燃焼モードから予混合燃焼モードへの切替過渡時であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち燃焼モードの切替を伴わない過渡運転である場合は、上記ステップＳ２に進み、燃焼モードに応じた燃料噴射制御を行う。
上記ステップＳ４の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち通常燃焼モードから予混合燃焼モードへの切替過渡時である場合はステップＳ５に進む。
【００３０】
ステップＳ５では、Ｏ２濃度に基づき燃料噴射時期を進角させる燃料噴射制御を行い、当該ルーチンをリターンする。
一方、上記ステップＳ３の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替過渡時である場合には、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、空気過剰率λの単位時間当たりの変化率Δλ／Δｔ（以下、λ変化率という）がプラスに転じたか否かを判別する。これは、予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替過渡時に入った直後は、燃料噴射量が増加したのに対し吸気状態の変化が遅れて空気過剰率λが低下し、λ変化率Δλ／Δｔがプラスに転じた時点で吸気状態の追従したこととなることから、当該ステップＳ６は、吸気の遅れが追従したか否かを判別している。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち空気過剰率λが低下している場合にはステップＳ７に進む。
【００３１】
ステップＳ７では、下記式（１）に示すように、λ変化率Δλ／Δｔの絶対値を積算した値に所定の係数αを乗じて噴射時期進角量ΔＴを算出する。なお、係数αは、λ変化率Δλ／Δｔの絶対値の積算から噴射時期進角量ΔＴを算出するために予め設定されている所定値である。
ΔＴ＝Σ｜Δλ／Δｔ｜×α・・・（１）
そして、燃焼モード切替直前の燃料噴射時期、即ち予混合燃焼モードにおける燃料噴射時期に、算出した噴射時期進角量ΔＴを加算した燃料噴射時期で燃焼噴射制御を行い、当該ルーチンを抜ける。
【００３２】
上記ステップＳ６の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちλ変化率Δλ／Δｔがプラスに転じた後である場合には、ステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、下記式（２）に示すように、Ｏ２濃度Ｏ２、ブースト圧Ｐｂ、吸気温度Ｔｂ、係数βから、酸素量に相関する吸気状態量γを算出する。なお、係数βは、Ｏ２濃度Ｏ２、ブースト圧Ｐｂ、吸気温度Ｔｂから吸気状態量γを算出するために予め設定されている所定値である。
【００３３】
γ＝ｆ（Ｏ２、Ｐｂ、Ｔｂ）＝Ｏ２×Ｐｂ／Ｔｂ×β・・・（２）
そして、当該吸気状態量γの変化に応じて燃料噴射時期を遅角した燃料噴射制御を行う。詳しくは、当該吸気状態量γは、特にブースト圧の上昇の影響を受けて通常燃焼モードへと移行するにつれて増加する値である。当該吸気状態量γの増加に伴って燃料噴射時期を遅角させることで、燃料噴射時期を吸気状態に応じて通常燃焼モードの燃料噴射時期へと移行させることとなる。
【００３４】
ここで、図３には予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替過渡時に当該燃焼制御を行った場合における各種運転状態の変化を示したタイムチャートが示されており、以下当該タイムチャートに基づき上記燃焼制御を行ったときの作用効果について説明する。
図３に示すように、予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替開始時点ｔ１から、燃料噴射量ｑは一定の割合で早期に通常燃焼モードにおける燃料噴射量に移行する。
【００３５】
これに対し、Ｏ２濃度Ｏ２は燃料噴射量より遅れて上昇する。また、図示していないがブースト圧Ｐｂや吸気温度ＴｂはＯ２濃度Ｏ２よりもさらに遅れて上昇する。
このように燃料噴射量に対する吸気状態の遅れから空気過剰率λは急激に低下し、λ変化率Δλ／Δｔはマイナスの値となる。
ここで本実施形態では、予混合燃焼モードの燃料噴射時期に、λ変化率Δλ／Δｔの積算値に応じた噴射時期進角量ΔＴを加算させ燃料噴射時期を進角させる（上記ステップＳ７）。
【００３６】
このように、吸気状態の遅れを補うように燃料噴射時期を進角させることで、吸気状態に応じて燃焼を進角側に移動させることできる。これにより燃焼が遅延することを抑制し、スモークの発生を低減することができる。
そして、吸気状態が燃料噴射量の増加に追従してきて、空気過剰率λの低下が終了しλ変化率がプラスに転じた時点ｔ２以降は、吸気状態量γの変化率に応じて燃料噴射時期を遅角させる。
【００３７】
吸気状態量γはＯ２濃度Ｏ２だけでなく、ブースト圧Ｐｂ及び吸気温度Ｔｂを用いて算出した酸素量（Ｏ２量）に相関する値であり、当該吸気状態量γの増加に応じて燃料噴射時期を遅角させていくことで、Ｏ２濃度のみに応じて制御するよりも、より正確に吸気状態に応じて燃料噴射時期を遅角させることができ、スモークの発生をより一層低減することができる。また、当該ブースト圧Ｐｂや吸気温度Ｔｂは既存のセンサを用いて検出することができることから、コストの増加を抑制しつつ、容易に吸気状態量γを算出することができる。
【００３８】
これは、図３に一点鎖線で示す従来技術のように燃料噴射量の増加と同時期に燃料噴射時期を通常燃焼モードの燃料噴射時期にまで遅角させた場合に比べ、実線で示される本実施形態では、確実にスモークが低減されていることからも明らかである。
これらのことから、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、燃焼モード切替過渡時において、正確に吸気状態の変化に応じて燃料噴射時期を制御することで、過渡時におけるスモークの排出を抑制し、排ガス性能を向上させることができる。
【００３９】
以上で本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
上記実施形態では、予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替が開始され、空気過剰率λの低下が終了しλ変化率がプラスに転じるまでの期間（図３のｔ１〜ｔ２の期間）は、噴射時期進角量ΔＴ分進角させているが（図２のステップＳ７の制御）、当該ｔ１〜ｔ２期間の燃料噴射時期の制御はこれに限られるものではない。
【００４０】
例えば、上記実施形態の変形例として、上記図３に破線で示すように、ｔ１〜ｔ２期間は切替前の予混合燃焼モードの燃料噴射時期を維持し、ｔ２時点以降に吸気状態量γの変化に応じて燃焼噴射時期を遅角させる制御としても構わない。
つまり、空気過剰率λが低下しているｔ１〜ｔ２期間の燃料噴射時期は少なくとも遅角はさせず、吸気状態が追従したｔ２時点以降に吸気状態量γの変化に応じて徐々に遅角させていくことで、十分にスモークの低減を図ることができる。これにより、制御を簡略化しつつ、排気性能を向上させることができる。
【００４１】
また、上記実施形態では、エンジン１は４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンだが、当該構成のエンジンに限るものではなく、他の構成のディーゼルエンジンであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置による燃焼制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替過渡時に本発明に係る燃焼制御を行った場合の各種運転状態の変化を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１ エンジン（内燃機関）
２ 気筒
１２ 燃料噴射弁
２６ ターボチャージャ
３０ スロットルバルブ
３８ ＥＧＲバルブ
４０ ＥＣＵ（燃焼制御手段）
４２ クランク角センサ
４４ アクセル開度センサ
４６ ブースト圧センサ
４８ 吸気温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼制御装置に係り、詳しくは燃焼モードが切り替わる際の燃焼を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、運転状態に応じて複数の燃焼モードを有しており、例えばディーゼルエンジンでは、筒内の圧縮された空気に燃料を噴射し、当該燃料噴射中に自発着火によって燃焼させる所謂ディーゼル燃焼モード（通常燃焼モード）がある。また、ディーゼルエンジンでは、燃料の噴射時期を進角側とし、予め燃料と空気とを混合させてから燃焼を生起させる予混合燃焼モードがある。当該予混合燃焼モードでは、ＥＧＲガスを多量に導入する等してＮＯｘ及びスモークの発生を抑えることが可能となる。
【０００３】
ただし、予混合燃焼モードはエンジンの運転が低負荷低回転数である領域に限られており、高負荷高回転数領域では通常燃焼モードに切り替える必要がある。
このように燃焼モードを切り替える際、ＥＧＲバルブ、吸気スロットルバルブ、過給機等を切替後の燃焼モードに対応した指示値に変更するが、指示値通りのＥＧＲガス量、吸気量、ブースト圧となるのには遅れが生じる。
【０００４】
このため、例えば予混合燃焼モードから通常燃焼モードへ移行させる場合、燃料噴射量が増加するのに対してＥＧＲガスが減少するのが遅れて燃料過多となり、スモークが発生するという問題がある。
そこで、予混合燃焼モードから通常燃焼モードへ移行する際には、通常燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に変更するようＥＧＲバルブに対して指令が出された後、第一所定期間は、予混合燃焼モードにおける燃料噴射制御を維持し、第一所定期間経過時点から、変更されるＥＧＲガス量に応じて、通常燃焼モードにおいて行われる燃料噴射制御に変更する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１００６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、第一所定期間はメイン噴射の噴射数で約６噴射程度等と予め設定した一定値であり、吸気状態に応じて設定されるものではない。吸気状態はエンジンの運転状態等によって変化することから、このように一定値の所定期間では確実に吸気状態の遅れに対応できるものではない。
また、上記特許文献１では、第一所定期間経過時点から、メイン噴射時期を通常燃焼モードにおける噴射時期に一定の割合で変更しているが、これも吸気状態を考慮しているものではなく、このように噴射時期を遅角させると吸気状態の変化に対し噴射時期を遅角させるのが速くなりスモークが発生するという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃焼モード切替過渡時において、正確に吸気状態の変化に応じて燃料噴射時期を制御することで、過渡時におけるスモークの排出を抑制し、排ガス性能を向上させることのできる内燃機関の燃焼制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関の燃焼制御装置では、燃焼モードとして、第１の燃焼モードと、該第１の燃焼モードよりも進角側で燃料を噴射し、排気から吸気へのＥＧＲガス還流量が多く設定された第２の燃焼モードとを有した内燃機関と、前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は燃料噴射時期を進角または維持し、該筒内の燃料量に対する空気量の割合の低下が終了した後は、該筒内の酸素量に相関する吸気状態量の変化に応じて燃料噴射時期を遅角させる燃焼制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項２の内燃機関の燃焼制御装置では、請求項１において、前記燃焼制御手段は、前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、該筒内の燃料量に対する空気量の割合の変化率を積算した値に基づき燃料噴射時期を進角させることを特徴としている。
請求項３の内燃機関の燃焼制御装置では、請求項１において、前記燃焼制御手段は、前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、第２の燃焼モードでの燃料噴射時期を維持することを特徴としている。
【０００９】
請求項４の内燃機関の燃焼制御装置では、請求項１から３のいずれかにおいて、前記吸気状態量は、少なくとも筒内の吸気の酸素濃度、吸気圧力、及び吸気温度に基づき算出されることを特徴としている。
請求項５の内燃機関の燃焼制御装置では、請求項１から４のいずれかにおいて、前記燃焼制御手段は、前記第１の燃焼モードから前記第２の燃焼モードへ切り替わる過渡時には、前記筒内の吸気の酸素濃度の変化に応じて燃料噴射時期を進角させることを特徴とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
上記手段を用いる本発明の請求項１の内燃機関の燃焼制御装置によれば、第１の燃焼モードと、第１の燃焼モードよりも進角側で燃料を噴射し、ＥＧＲ量が多く設定された第２の燃焼モードとを有した内燃機関において、第２の燃焼モードから第１の燃焼モードへと切り替わる過渡時であり、燃料量に対する空気量の割合が低下している間は燃料噴射時期を遅角させず、燃料量に対する空気量の割合の低下が終了した後は、筒内の酸素量に相関する吸気状態量の変化に応じて燃料噴射時期を遅角させる。
【００１１】
つまり、第２の燃焼モードから第１の燃焼モードへの切替過渡時において、燃料噴射量に対する吸気状態の遅れから筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は燃焼噴射時期を少なくとも遅角はさせないことで、燃焼の遅延を抑制させることができる。
そして、燃料量に対する空気量の割合の低下が終了した後には、酸素量（Ｏ２量）に相関する吸気状態量の変化に応じて燃料噴射時期を遅角させることで、酸素濃度（Ｏ２濃度）のみに応じて制御するよりも、より正確に吸気状態に応じて燃料噴射時期を遅角させることができる。
【００１２】
このように、燃焼の遅延を抑制し、正確な吸気状態に応じて燃料噴射時期を遅角させることで、燃焼モード切替過渡時におけるスモークの排出を低減し、排ガス性能を向上させることができる。
請求項２に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、第２の燃焼モードから第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、この燃料量に対する空気量の割合の変化率を積算した値に基づき燃料噴射時期を進角させる。
【００１３】
このように、燃料量に対する空気量の割合の変化率の積算値に応じて燃焼噴射時期を進角させることで、吸気状態の遅れを補うように燃料噴射時期を進角させることとなり、吸気状態に応じて燃焼を進角側に移動させることができる。したがって、燃焼の遅延をより確実に抑制することでき、スモークの発生を低減することができる。
請求項３に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、第２の燃焼モードから第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、切替前の燃焼モードである第２の燃焼モードでの燃料噴射時期を維持する。
【００１４】
つまり、燃料量に対する空気量の割合が低下している間の燃料噴射時期を保ち、吸気状態が追従した時点から吸気状態量の変化に応じて燃料噴射時期を遅角させていくことで、十分にスモークの低減を図ることができる。
これにより、制御を簡略化しつつ、排気性能を向上させることができる。
請求項４に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、吸気状態量は少なくとも筒内の吸気の酸素濃度、吸気圧力、及び吸気温度に基づき算出する。
【００１５】
このように、酸素濃度に加えて、吸気圧力及び吸気温度に基づいて吸気状態量を算出することで、正確な吸気状態量を算出することができる。
また、吸気圧力や吸気温度は既存のセンサ類を用いて検出することができることから、コストの増加を抑制しつつ、容易に吸気状態量を算出することができる。
請求項５に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、第１の燃焼モードから第２の燃焼モードへ切り替わる過渡時においては、筒内の吸気の酸素濃度（Ｏ２濃度）の変化に応じて燃料噴射時期を進角させる。
【００１６】
Ｏ２濃度は、吸気状態を示す値のうち、ブースト圧や吸気温度よりも応答が比較的速く、当該Ｏ２濃度に応じて燃焼噴射時期を進角させることで、吸気状態に応じて安定した燃焼を保ちつつ、早期に燃焼モード切替を完了させることができる。
通常燃焼モードから予混合燃焼モードへの切り替えでは、燃料噴射量が吸気状態よりも先行して減少するため、燃料過多によるスモークの発生は抑制され、Ｏ２濃度に応じて燃料噴射時期を進角させることで高温燃焼によるＮＯｘの発生も十分に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の概略構成図が示されており、以下、同図に基づき説明する。
図１に示すエンジン１（内燃機関）は、図示しないコモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒２内に直接噴射する４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンである。なお、図１には４気筒のうちの１つの気筒の断面が示されている。
【００１８】
エンジン１は、複数の気筒２が形成されたシリンダブロック４の上部に、シリンダヘッド６が載置されて構成されている。
各気筒２には上下摺動可能にピストン８が設けられおり、当該ピストン８の頂面と気筒２の内壁、及びシリンダヘッド６下面に囲まれて燃焼室１０が形成されている。
シリンダヘッド６には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１２が設けられている。
【００１９】
また、シリンダヘッド６には、燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向一側に延びた吸気ポート１４及び燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向他側に延びた排気ポート１６が形成されている。さらに、当該シリンダヘッド６には、吸気ポート１４及び排気ポート１６に対応して、当該各ポート１４、１６と燃焼室１０との連通及び遮断を行う吸気バルブ１８及び排気バルブ２０がそれぞれ設けられている。なお、当該吸気ポート１４及び排気ポート１６は１気筒につきそれぞれ２箇所設けられており、それに対応して吸気バルブ１８及び排気バルブ２０はそれぞれ２本設けられている。
【００２０】
そして、エンジン１の幅方向一側には、吸気ポート１４と連通する吸気管２２が接続されている。
当該吸気管２２には、吸気上流側に図示しないエアクリーナが設けられており、その吸気下流側にはエンジン１に吸気量を検出するエアフローセンサ２４が設けられている。また、当該吸気管２２には、エアフローセンサ２４より吸気下流側に、吸気を過給するターボチャージャ２６のコンプレッサ２６ａ、過給された吸気を冷却するインタークーラ２８、吸気量を調整するスロットルバルブ３０が順に設けられている。
【００２１】
一方、エンジン１の幅方向他側には排気ポート１６と連通する排気管３２が接続されている。
当該排気管３２には、上記ターボチャージャ２６のコンプレッサ２６ａと回転軸が連結され排気流により回転するタービン２６ｂが設けられている。
また、当該排気管３２の排気上流側部分と、吸気管２２の吸気下流側部分とは、ＥＧＲ通路３４を介して連通されており、排気を吸気系に還流可能に構成されている。当該ＥＧＲ通路３４には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３６及び吸気系へ還流させるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブ３８が設けられている。
【００２２】
また、当該エンジン１を搭載した車両には、エンジン１の運転制御等をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置としてＥＣＵ４０（燃焼制御手段）が設けられている。当該ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うとともに、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
例えば、ＥＣＵ４０の入力側には、上記エアフローセンサ２４、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ４２、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ４４、吸気ポート１６に臨んで設けられておりブースト圧（過給圧）、即ち筒内に吸入される吸気の吸気圧を検出するブースト圧センサ４６、同じく吸気ポート１４に設けられており吸気温度を検出する吸気温度センサ４８等の各種センサ類が接続されており、これらの検出値から、筒内の酸素濃度（Ｏ２濃度）、燃焼噴射量に対する空気量の割合に相当する空気過剰率、アクセル開度に応じたエンジン１に作用する負荷、エンジン回転数等が算出可能である。また、ＥＣＵ４０の出力側には各気筒の燃料噴射弁１２、スロットルバルブ３０、ＥＧＲバルブ３８などの各種デバイス類が接続されている。
【００２３】
そして、ＥＣＵ４０は、上記各種センサ類から取得される情報に基づき、エンジン１の燃焼モードの切替制御や各気筒における燃焼制御を行う。
具体的にはＥＣＵ４０によるエンジン１の燃焼モードの切替制御では、ＥＣＵ４０はエンジン１に作用する負荷及びエンジン回転数に応じて、予め設定された燃焼モードの切り替えを行う。
【００２４】
例えば、運転状態が低負荷低回転数領域にある場合には、比較的進角側に燃料噴射時期を設定し、予め空気と燃料とを混合した後に自発着火による燃焼を生起させる予混合燃焼モード（第２の燃焼モード）とする。なお、当該予混合燃焼モードでは、ＥＧＲガスの還流量を増加させることで低温化を図り、ＮＯｘの発生を抑制させる。
上記予混合燃焼モードが成立する低負荷低回転数領域外の運転状態である場合には、比較的遅角側に燃料噴射時期を設定し、燃料噴射中に燃焼を生起させる拡散燃焼を行う通常燃焼モード（第１の燃焼モード）とする。
【００２５】
これら予混合燃焼モード及び通常燃焼モードでは、例えば空気過剰率に基づき、ＥＧＲバルブ開度、スロットル開度、ブースト圧等を制御する。
また、ＥＣＵ４０は、これら２つの燃焼モードの切替過渡時においては、それぞれ所定の制御を行う。
例えば、減速等により通常燃焼モードから予混合燃焼モードへ切り替わる際には、燃料噴射量は予混合燃焼モードに対応した少量の燃料噴射量に切り替えられ、燃料噴射時期はＯ２濃度の低下に応じて進角側へ移動させる。Ｏ２濃度は、吸気状態を示す値のうち、ブースト圧や吸気温度よりも応答が比較的速く、当該Ｏ２濃度に応じて燃焼噴射時期を進角させることで、吸気状態に応じ安定した燃焼を保ちつつ、早期に燃焼モード切替を完了させることができる。なお、通常燃焼モードから予混合燃焼モードへの切り替えでは、燃料噴射量が吸気状態よりも先行して減少するため、燃料過多によるスモークの発生は抑制され、Ｏ２濃度に応じて燃料噴射時期を進角させることで高温燃焼によるＮＯｘの発生も十分に抑制することができる。
【００２６】
また、加速等により予混合燃焼モードから通常燃焼モードへと切り替わる際には、燃料噴射量増加に対する吸気状態の遅れから発生するスモークを抑制するよう、詳細に吸気状態を算出して燃料噴射時期を制御する。
以下、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置による燃焼制御について詳しく説明する。
図２には、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置による燃焼制御ルーチンがフローチャートにより示されており、同フローチャートに沿って燃焼制御の流れについて説明する。
【００２７】
まず、ＥＣＵ４０はステップＳ１として、エンジン１の運転状態が過渡運転であるか否かを判別する。これは例えばアクセル開度の変化率が所定値以上であるか否か等で判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち定常運転である場合は、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、エンジン負荷及びエンジン回転数に基づき通常燃焼モードまたは予混合燃焼モードに応じた燃料噴射制御を行い、当該ルーチンをリターンする。
【００２８】
上記ステップＳ１の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち過渡運転時である場合は、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、加速運転等であって、予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替過渡時であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合はステップＳ４に進む。
【００２９】
ステップＳ４では、減速運転等であって、通常燃焼モードから予混合燃焼モードへの切替過渡時であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち燃焼モードの切替を伴わない過渡運転である場合は、上記ステップＳ２に進み、燃焼モードに応じた燃料噴射制御を行う。
上記ステップＳ４の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち通常燃焼モードから予混合燃焼モードへの切替過渡時である場合はステップＳ５に進む。
【００３０】
ステップＳ５では、Ｏ２濃度に基づき燃料噴射時期を進角させる燃料噴射制御を行い、当該ルーチンをリターンする。
一方、上記ステップＳ３の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替過渡時である場合には、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、空気過剰率λの単位時間当たりの変化率Δλ／Δｔ（以下、λ変化率という）がプラスに転じたか否かを判別する。これは、予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替過渡時に入った直後は、燃料噴射量が増加したのに対し吸気状態の変化が遅れて空気過剰率λが低下し、λ変化率Δλ／Δｔがプラスに転じた時点で吸気状態の追従したこととなることから、当該ステップＳ６は、吸気の遅れが追従したか否かを判別している。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち空気過剰率λが低下している場合にはステップＳ７に進む。
【００３１】
ステップＳ７では、下記式（１）に示すように、λ変化率Δλ／Δｔの絶対値を積算した値に所定の係数αを乗じて噴射時期進角量ΔＴを算出する。なお、係数αは、λ変化率Δλ／Δｔの絶対値の積算から噴射時期進角量ΔＴを算出するために予め設定されている所定値である。
ΔＴ＝Σ｜Δλ／Δｔ｜×α・・・（１）
そして、燃焼モード切替直前の燃料噴射時期、即ち予混合燃焼モードにおける燃料噴射時期に、算出した噴射時期進角量ΔＴを加算した燃料噴射時期で燃焼噴射制御を行い、当該ルーチンを抜ける。
【００３２】
上記ステップＳ６の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちλ変化率Δλ／Δｔがプラスに転じた後である場合には、ステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、下記式（２）に示すように、Ｏ２濃度Ｏ２、ブースト圧Ｐｂ、吸気温度Ｔｂ、係数βから、酸素量に相関する吸気状態量γを算出する。なお、係数βは、Ｏ２濃度Ｏ２、ブースト圧Ｐｂ、吸気温度Ｔｂから吸気状態量γを算出するために予め設定されている所定値である。
【００３３】
γ＝ｆ（Ｏ２、Ｐｂ、Ｔｂ）＝Ｏ２×Ｐｂ／Ｔｂ×β・・・（２）
そして、当該吸気状態量γの変化に応じて燃料噴射時期を遅角した燃料噴射制御を行う。詳しくは、当該吸気状態量γは、特にブースト圧の上昇の影響を受けて通常燃焼モードへと移行するにつれて増加する値である。当該吸気状態量γの増加に伴って燃料噴射時期を遅角させることで、燃料噴射時期を吸気状態に応じて通常燃焼モードの燃料噴射時期へと移行させることとなる。
【００３４】
ここで、図３には予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替過渡時に当該燃焼制御を行った場合における各種運転状態の変化を示したタイムチャートが示されており、以下当該タイムチャートに基づき上記燃焼制御を行ったときの作用効果について説明する。
図３に示すように、予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替開始時点ｔ１から、燃料噴射量ｑは一定の割合で早期に通常燃焼モードにおける燃料噴射量に移行する。
【００３５】
これに対し、Ｏ２濃度Ｏ２は燃料噴射量より遅れて上昇する。また、図示していないがブースト圧Ｐｂや吸気温度ＴｂはＯ２濃度Ｏ２よりもさらに遅れて上昇する。
このように燃料噴射量に対する吸気状態の遅れから空気過剰率λは急激に低下し、λ変化率Δλ／Δｔはマイナスの値となる。
ここで本実施形態では、予混合燃焼モードの燃料噴射時期に、λ変化率Δλ／Δｔの積算値に応じた噴射時期進角量ΔＴを加算させ燃料噴射時期を進角させる（上記ステップＳ７）。
【００３６】
このように、吸気状態の遅れを補うように燃料噴射時期を進角させることで、吸気状態に応じて燃焼を進角側に移動させることできる。これにより燃焼が遅延することを抑制し、スモークの発生を低減することができる。
そして、吸気状態が燃料噴射量の増加に追従してきて、空気過剰率λの低下が終了しλ変化率がプラスに転じた時点ｔ２以降は、吸気状態量γの変化率に応じて燃料噴射時期を遅角させる。
【００３７】
吸気状態量γはＯ２濃度Ｏ２だけでなく、ブースト圧Ｐｂ及び吸気温度Ｔｂを用いて算出した酸素量（Ｏ２量）に相関する値であり、当該吸気状態量γの増加に応じて燃料噴射時期を遅角させていくことで、Ｏ２濃度のみに応じて制御するよりも、より正確に吸気状態に応じて燃料噴射時期を遅角させることができ、スモークの発生をより一層低減することができる。また、当該ブースト圧Ｐｂや吸気温度Ｔｂは既存のセンサを用いて検出することができることから、コストの増加を抑制しつつ、容易に吸気状態量γを算出することができる。
【００３８】
これは、図３に一点鎖線で示す従来技術のように燃料噴射量の増加と同時期に燃料噴射時期を通常燃焼モードの燃料噴射時期にまで遅角させた場合に比べ、実線で示される本実施形態では、確実にスモークが低減されていることからも明らかである。
これらのことから、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、燃焼モード切替過渡時において、正確に吸気状態の変化に応じて燃料噴射時期を制御することで、過渡時におけるスモークの排出を抑制し、排ガス性能を向上させることができる。
【００３９】
以上で本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
上記実施形態では、予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替が開始され、空気過剰率λの低下が終了しλ変化率がプラスに転じるまでの期間（図３のｔ１〜ｔ２の期間）は、噴射時期進角量ΔＴ分進角させているが（図２のステップＳ７の制御）、当該ｔ１〜ｔ２期間の燃料噴射時期の制御はこれに限られるものではない。
【００４０】
例えば、上記実施形態の変形例として、上記図３に破線で示すように、ｔ１〜ｔ２期間は切替前の予混合燃焼モードの燃料噴射時期を維持し、ｔ２時点以降に吸気状態量γの変化に応じて燃焼噴射時期を遅角させる制御としても構わない。
つまり、空気過剰率λが低下しているｔ１〜ｔ２期間の燃料噴射時期は少なくとも遅角はさせず、吸気状態が追従したｔ２時点以降に吸気状態量γの変化に応じて徐々に遅角させていくことで、十分にスモークの低減を図ることができる。これにより、制御を簡略化しつつ、排気性能を向上させることができる。
【００４１】
また、上記実施形態では、エンジン１は４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンだが、当該構成のエンジンに限るものではなく、他の構成のディーゼルエンジンであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置による燃焼制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替過渡時に本発明に係る燃焼制御を行った場合の各種運転状態の変化を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１ エンジン（内燃機関）
２ 気筒
１２ 燃料噴射弁
２６ ターボチャージャ
３０ スロットルバルブ
３８ ＥＧＲバルブ
４０ ＥＣＵ（燃焼制御手段）
４２ クランク角センサ
４４ アクセル開度センサ
４６ ブースト圧センサ
４８ 吸気温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼モードとして、第１の燃焼モードと、該第１の燃焼モードよりも進角側で燃料を噴射し、排気から吸気へのＥＧＲガス還流量が多く設定された第２の燃焼モードとを有した内燃機関と、
前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は燃料噴射時期を進角または維持し、該筒内の燃料量に対する空気量の割合の低下が終了した後は、該筒内の酸素量に相関する吸気状態量の変化に応じて燃料噴射時期を遅角させる燃焼制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
前記燃焼制御手段は、前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、該筒内の燃料量に対する空気量の割合の変化率を積算した値に基づき燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記燃焼制御手段は、前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、第２の燃焼モードでの燃料噴射時期を維持することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記吸気状態量は、少なくとも筒内の吸気の酸素濃度、吸気圧力、及び吸気温度に基づき算出されることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記燃焼制御手段は、前記第１の燃焼モードから前記第２の燃焼モードへ切り替わる過渡時には、前記筒内の吸気の酸素濃度の変化に応じて燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１】
燃焼モードとして、第１の燃焼モードと、該第１の燃焼モードよりも進角側で燃料を噴射し、排気から吸気へのＥＧＲガス還流量が多く設定された第２の燃焼モードとを有した内燃機関と、
前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は燃料噴射時期を進角または維持し、該筒内の燃料量に対する空気量の割合の低下が終了した後は、該筒内の酸素量に相関する吸気状態量の変化に応じて燃料噴射時期を遅角させる燃焼制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
前記燃焼制御手段は、前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、該筒内の燃料量に対する空気量の割合の変化率を積算した値に基づき燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記燃焼制御手段は、前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへ切り替わる過渡時であり、前記筒内の燃料量に対する空気量の割合が低下している間は、第２の燃焼モードでの燃料噴射時期を維持することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記吸気状態量は、少なくとも筒内の吸気の酸素濃度、吸気圧力、及び吸気温度に基づき算出されることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記燃焼制御手段は、前記第１の燃焼モードから前記第２の燃焼モードへ切り替わる過渡時には、前記筒内の吸気の酸素濃度の変化に応じて燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１２７０８８（Ｐ２０１０−１２７０８８Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９９３８３（Ｐ２００８−２９９３８３）
【出願日】平成２０年１１月２５日（２００８．１１．２５）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２５日（２００８．１１．２５）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
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