JPH11210558A

JPH11210558A - 筒内噴射型内燃機関用排ガス還流制御装置

Info

Publication number: JPH11210558A
Application number: JP10018763A
Authority: JP
Inventors: Kazuchika Tajima; 一親田島; Osamu Nakayama; 修中山; Atsuro Kojima; 淳良小島; Hitoshi Kamura; 均加村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-08-03
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JP3551744B2

Abstract

(57)【要約】【課題】筒内噴射型内燃機関用排ガス還流制御装置に
関し、層状燃焼運転時に、排ガス還流によりＮＯｘの発
生を低減しつつ燃焼安定性を確保できるようにして層状
燃焼運転により燃費の低減化を促進できるようにする。【解決手段】層状燃焼を行なうべく燃焼室内に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁と、燃焼室内に臨むように設け
られた点火プラグと、吸気温度を検出する吸気温度検出
手段３６と、吸気温度検出手段３６により検出された吸
気温度に応じて排ガス還流量を調整する排ガス還流量調
整手段３０と、該層状燃焼時に、該吸気温度の上昇に応
じて該排ガス還流量を減少又は零とするように排ガス還
流量調整手段３０を制御する排ガス還流制御手段１０５
とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリンエンジン
を代表とする火花点火式の筒内噴射型内燃機関に備えら
れた排ガス還流制御装置に関し、特に、燃料噴射を行な
い層状燃焼によるリーン運転での燃費低減を図る内燃機
関に用いて好適の、筒内噴射型内燃機関用排ガス還流制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年開発されている層状燃焼と予混合燃
焼（均一燃焼）とを行なうエンジンで、層状燃焼運転時
のＮＯｘを低減するため、排出ガス還流（ＥＧＲ）を用
いる技術が提案されている（例えば特開平７−２６９４
１６号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、層状燃焼を
行なって燃費低減を図る、層状燃焼運転の場合、ＮＯｘ
低減のためにＥＧＲの大量導入を行なうことができる
が、ＥＧＲの大量導入を行なうと、エンジンの安定燃焼
運転領域が制約を受けることになり、この制約を受けた
安定燃焼運転領域内でエンジンの運転を行なうことが必
要になる。

【０００４】さらに、この安定燃焼運転領域は吸気温度
に応じて変化する特性がある。つまり、図９に示すよう
に、エンジンの運転特性のパラメータである燃料噴射終
了時期と点火時期とにより規定される安定燃焼運転領域
は、ＥＧＲの導入率が一定ならば、吸気温度が上昇する
ほど狭くなる特性がある。このため、吸気温度が上昇し
た場合、ＥＧＲの導入を同様に行なったままで層状燃焼
運転を行なうと、安定燃焼運転領域内でのエンジンの運
転が困難になり、燃焼不安定を招くおそれがある。

【０００５】なお、特開平５−２６３７１７号公報に
は、排ガス還流量をフィードバック制御する際のフィー
ドバック基準となる目標吸気管圧を、推定又は計算によ
り得られた吸気温度に基づいて補正して、吸気温度の変
化に起因して排ガス還流量が目標値からずれないように
する技術が開示されているが、かかる技術は、吸気温度
に関連して排ガス還流量を制御してはいるものの、層状
燃焼運転時のエンジンの安定燃焼については何ら考慮し
ておらず、上述の課題を解決しうるものではない。

【０００６】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、層状燃焼運転時に、排ガス還流によりＮＯｘの発
生を低減しつつ燃焼安定性を確保できるようにして、筒
内噴射型エンジンの利点である層状燃焼運転により燃費
の低減化を促進することができるようにした、筒内噴射
型内燃機関用排ガス還流制御装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の筒内噴射型内燃機関用排ガス還流制御装置
は、筒内噴射型内燃機関において、層状燃焼時に、吸気
温度検出手段が吸気温度を検出すると、制御手段が、こ
の検出された吸気温度に応じて、吸気温度の上昇に応じ
て排ガス還流量を減少又は零とするように排ガス還流量
調整手段を制御する。したがって、層状燃焼時に吸気温
度の上昇に応じて発生する安定燃焼運転領域の縮小を排
ガス還流量の減少又は零とすることにより抑制して、安
定燃焼運転領域を確保することができるようになる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明すると、図１〜図６は本発明の第１実
施形態としての筒内噴射型内燃機関用排ガス還流制御装
置を示すものであり、図７，図８は本発明の第２実施形
態としての筒内噴射型内燃機関用排ガス還流制御装置を
示すものである。

【０００９】まず、第１実施形態について説明する。は
じめに、本実施形態にかかる火花点火式筒内噴射型内燃
機関（以下、単に筒内噴射エンジンともいう）の構成に
ついて、図２を参照しながら説明する。図２において、
１はエンジン本体、１Ａはシリンダ（気筒）、１Ｂはピ
ストン、２は吸気通路、３はスロットル弁設置部分、４
はエアクリーナ、５はバイパス通路（第２バイパス通
路）、６はバイパス通路５内を流通する空気量を調整し
うる第２エアバイパスバルブである。

【００１０】吸気通路２は、上流側から吸気管７，サー
ジタンク８，吸気マニホールド９の順で接続されて構成
され、バイパス通路５はサージタンク８の上流側に設け
られている。また、バイパス通路５に設けられたバイパ
スバルブ６は、ステッパモータで所要の開度に調整され
るか、又は、電磁弁のデューティ制御により開度調整さ
れるようになっている。

【００１１】また、１２はアイドルスピードコントロー
ル機能部であり、バイパス通路（第１バイパス通路）１
３とバイパスバルブとしての第１エアバイパスバルブ１
４とからなり、第１エアバイパスバルブ１４は例えば図
示しないステッパモータで駆動される。１５はスロット
ルバルブであり、第１バイパス通路１３及び第２バイパ
ス通路５は、吸気通路２のスロットルバルブ１５の装着
部分をバイパスするようにしてそれぞれの上流端及び下
流端を吸気通路２に接続されている。

【００１２】これらの第２エアバイパスバルブ６，第１
エアバイパスバルブ１４の各開閉制御は、電子制御装置
（ＥＣＵ）１６を通じて行なわれる。また、１７は排気
通路、１８は燃焼室であり、前記吸気通路２及び排気通
路１７の燃焼室１８への開口部、即ち吸気ポート２Ａ及
び排気ポート１７Ａには、吸気弁１９及び排気弁２０が
装備されている。

【００１３】そして、２１は燃料噴射弁（インジェク
タ）であり、本エンジンでは、このインジェクタ２１が
燃焼室１８へ直接燃料噴射するように配設されている。
さらに、２２は燃料タンク、２３Ａ〜２３Ｅは燃料供給
路、２４は低圧燃料ポンプ（電動式ポンプ）、２５は高
圧燃料ポンプ（エンジン駆動ポンプ）、２６は低圧レギ
ュレータ、２７は高圧レギュレータ、２８はデリバリパ
イプであり、燃料タンク２２内の燃料を低圧燃料ポンプ
２４で駆動して、更にエンジンの作動と直接連動して作
動する高圧燃料ポンプ２５で加圧して、所定の高圧状態
で燃料供給路２３Ａ，２３Ｂ，デリバリパイプ２８を通
じてインジェクタ２１へ供給するようになっている。

【００１４】この際、低圧燃料ポンプ２４から吐出され
た燃料圧力は低圧レギュレータ２６で調圧され、高圧燃
料ポンプ２５で加圧されてデリバリパイプ２８に導かれ
る燃料圧力は高圧レギュレータ２７で調圧されるように
なっている。

【００１５】また、２９はエンジン１の排気通路１７内
の排出ガス（排ガス）を吸気通路２内に還流させる排ガ
ス還流通路（ＥＧＲ通路）、３０はＥＧＲ通路２９を通
じて吸気通路２内に還流する排ガスの還流量を調整する
排ガス還流量調整手段としてのステッパモータ式のバル
ブ（ＥＧＲバルブ）であり、３１はブローバイガスを還
元する流路であり、３２はクランク室積極換気用の通
路、３３はクランク室積極換気用のバルブであり、３４
はキャニスタであり、３５は排ガス浄化用触媒（ここで
は、リーンＮＯｘ触媒）である。

【００１６】ところで、ＥＣＵ１６では、図２に示すよ
うに、第１及び第２エアバイパスバルブ１４，６の制御
のほかに、インジェクタ２１や点火プラグ４５のための
点火コイルの制御やＥＧＲバルブの制御や高圧レギュレ
ータ２７による燃圧制御も行なうため、エアフローセン
サ４４，吸気温度センサ３６，スロットル開度を検出す
るスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）３７，アイド
ルスイッチ３８，エアコンスイッチ（図示略），変速ポ
ジションセンサ（図示略），車速センサ（図示略），パ
ワーステアリングの作動状態を検出するパワステスイッ
チ（図示略），スタータスイッチ（図示略），第１気筒
検出センサ４０，クランク角センサ４１，エンジンの冷
却水温を検出する水温センサ４２，排ガス中の酸素濃度
を検出するＯ₂センサ４３等が設けられ、ＥＣＵ１６に
接続されている。また、ＥＣＵ１６内には、クランク角
センサ４１に基づいて機関回転数（エンジン回転数）を
算出する機能がそなえられ、クランク角センサ４１とこ
のエンジン回転数演算機能とからエンジン回転数センサ
が構成されるが、ここではクランク角センサ４１につい
ても便宜上エンジン回転数センサとよぶ。

【００１７】なお、本エンジンでは、エンジンの運転モ
ードとして、後期リーン燃焼運転モード，前期リーン燃
焼運転モード，ストイキオフィードバック運転燃焼運転
モード，オープンループ燃焼運転モードが用意され、各
モードにおいて、ＥＧＲを作動させる場合とＥＧＲを停
止させる場合とが設定されており、エンジンの運転状態
や車両の走行状態等に応じてこれらのモードの何れかが
選択される。

【００１８】このうち、後期リーン燃焼運転モードは、
本実施形態では総合空燃比が約２４以上の領域に設定さ
れており、最も希薄燃焼を実現できるが、このモードで
は、燃料噴射を圧縮行程後期のように極めて点火時期に
近い段階で行ない、しかも燃料を点火プラグの近傍に集
めて部分的にはリッチにし全体的にはリーンとしながら
着火性，燃焼安定性を確保しつつ節約運転を行なうよう
にしている。なお、後期リーン燃焼運転モード（層状燃
焼のリーン燃焼運転モード）の領域は、本実施形態より
も低く総合空燃比が約２３程度に設定してもよく、ま
た、本実施形態よりも高く設定してもよい。この後期リ
ーン燃焼運転モードは、燃料噴射を圧縮行程で行なうの
で、圧縮リーンモードともいう。

【００１９】また、前期リーン燃焼運転モードも希薄燃
焼を実現できるが、このモードでは、燃料噴射を後期リ
ーン燃焼運転モードよりも前に行ない、燃料を予混合し
て全体的には理論空燃比よりもリーンとしながら着火
性，燃焼安定性を確保しつつある程度の出力を得るよう
にしながら、節約運転を行なうようにしている。ここで
は、前期リーン燃焼運転モードの領域を、総合空燃比が
約２４以下で理論空燃比以上の領域に設定されている。
この前期リーン燃焼運転モードは、燃料噴射を主として
吸気行程で行なうので、吸気リーンモードともいう。

【００２０】ストイキオフィードバック燃焼運転モード
は、Ｏ₂ センサの出力に基づいて、空燃比をストイキオ
状態に維持しながら十分なエンジン出力を効率よく得ら
れるようにしている。また、オープンループ燃焼運転モ
ードでは、加速時や発進時等に十分な出力が得られるよ
うに、オープンループ制御によりストイキオ又はリッチ
な空燃比での燃焼を行なう。これらのモードでは、吸気
行程での燃料噴射に基づく予混合燃焼が行なわれる。

【００２１】本筒内噴射エンジンでは、上述のような種
々のエンジン運転モードの中から１つのモードを選択す
るが、この選択は、エンジンの運転状態、即ち、エンジ
ンの負荷状態Ｐｅ，エンジン回転数Ｎｅに基づいて、例
えば図４のマップに示すような特性で行なうようになっ
ている。つまり、低負荷・低回転領域では後期リーン燃
焼運転モードが選択され、これよりも負荷又は回転数が
増加するのに応じて前期リーン燃焼運転モード，ストイ
キオ燃焼運転モード，オープンループモード（エンリッ
チ燃焼運転モード）の順に選択されるようになってい
る。

【００２２】そして、各モードにおける燃料噴射制御
（即ち、インジェクタ２１の噴射制御），点火時期制御
（即ち、点火プラグ４５の駆動制御），吸入空気量制御
（即ち、エアバイパスバルブ６，１４の制御），及び排
ガス還流量制御（即ち、ＥＧＲ弁３０の制御）について
も、エンジンの負荷状態Ｐｅ，エンジン回転数Ｎｅとい
ったエンジンの運転状態に基づいて行なうようになって
いる。

【００２３】これらの各制御は、運転状態検出手段１０
１で検出（又は、算出）された運転状態に基づいてＥＣ
Ｕ１６を通じて行なわれる。このため、ＥＣＵ１６に
は、図３に示すように、運転モードを選択するモード選
択手段１０２と、燃料噴射量および燃料噴射時期（噴射
終了時期及び噴射開始時期）を設定しインジェクタ２１
の駆動を制御する燃料噴射制御手段１０３と、燃料点火
時期を設定し点火プラグ４５の駆動を制御する点火時期
制御手段１０４と、吸入空気量を設定しエアバイパスバ
ルブ６，１４を制御する吸気制御手段１０５と、排ガス
還流量（還流率、以下、ＥＧＲ導入率ともいう）を設定
しＥＧＲ弁３０を制御する排ガス還流制御手段１０６と
がそなえられている。

【００２４】そして、本排ガス還流制御装置は、図１に
示すように、排ガス還流量調整手段としてのＥＧＲバル
ブ３０と、上述の運転状態検出手段１０１と、吸気温度
を検出する吸気温度センサ（吸気温度検出手段）３６
と、設定された運転モード及び検出された吸気温度に応
じて適宜ＥＧＲバルブ３０を作動させる排ガス還流制御
手段（制御手段）１０６とから構成される。なお、運転
状態検出手段１０１には、エンジン回転数センサ４１及
びスロットル開度センサ３７が含まれている。

【００２５】本排ガス還流制御装置では、エンジンの運
転状態が、後期リーン燃焼運転モードの場合及びストイ
キオ燃焼運転モードの場合のみ、ＥＧＲの導入を行な
い、他の場合、つまり、前期リーン燃焼運転モードやオ
ープンループモードでは、ＥＧＲ導入を行なわないよう
になっている。このようにＥＧＲの導入を行なわないの
は、前期リーンでＥＧＲを導入すると燃焼が悪化し、特
に、ＥＧＲ流量を増大すると失火に至ることがあり、燃
焼の悪化の割に、ＮＯｘ低減や燃費向上の効果が非常に
小さいためである。また、オープンループモードでは、
なによりもエンジン出力の確保を優先させるためであ
る。

【００２６】なお、ストイキオ運転モード時に行なわれ
るＥＧＲの導入量は、原則として後期リーンに比べ少な
く設定されている。これは、ストイキオ運転時には、主
として燃費向上を目的としてＥＧＲの導入を行なうが、
大量にＥＧＲを導入すると燃焼が悪化するからである。
そして、このストイキオ運転時のＥＧＲの導入率は最大
で２０〜２５％程度であり、これは最小の場合は０であ
ってもかまわない。

【００２７】そして、層状燃焼時（後期リーン燃焼運転
モード時）には、空燃比が大きくなるほど、吸気通路内
に還流させる排出ガスを大きくするように設定されてい
る。この際のＥＧＲの導入率は３０〜６０％程度であ
る。なお、エンジンによっては、燃焼悪化を抑える観点
から、層状燃焼時のＥＧＲ導入率が特定運転時に例外的
にストイキオ運転時よりも少なく設定される場合もあ
る。

【００２８】次に、後期リーン燃焼運転時のＥＧＲ導入
率（ＥＧＲ率）及び空燃比の設定について、図５を参照
して説明する。図５は、後期リーン燃焼運転としての一
般的な運転状態における例であり、例えばエンジン回転
状態が１５００rpm ，正味平均有効圧が０．３ＭＰａと
いった条件下のものである。

【００２９】図５において、横軸は空燃比（Ａ／Ｆ）で
あり、縦軸はＮＯｘ排出率であり、このＮＯｘ排出率は
ストイキオ運転時のＮＯｘ排出量に対する後期リーン燃
焼運転時のＮＯｘ排出量の割合である。また、図中、曲
線Ｌ１は安定燃焼限界を示し、この曲線の外側（つま
り、左方や下方）では後期リーン燃焼運転による安定燃
焼は行なえない。曲線Ｌ２は吸気（＝新気エア＋ＥＧ
Ｒ）が０．１ＭＰａ（即ち、約１気圧）の状態でのＷＯ
Ｔ（スロットル全開）のものであり、この曲線の外側
（つまり、右方や下方）による運転は行なえない。

【００３０】そして、曲線ａ１〜ａ３は燃費向上率、即
ち、ストイキオ運転時の燃費に対する後期リーン燃焼運
転時の燃費の向上率を示すもので、曲線ａ１は燃費向上
率１０％，曲線ａ２は燃費向上率２０％，曲線ａ３は燃
費向上率３０％を示す。また、曲線ｂ１〜ｂ３はＥＧＲ
導入率、即ち、吸気量中のＥＧＲ導入量の割合を示すも
ので、曲線ｂ１はＥＧＲ導入率０％，曲線ｂ２はＥＧＲ
導入率２０％，曲線ｂ３はＥＧＲ導入率４０％を示す。

【００３１】後期リーン燃焼運転は、図５中の曲線Ｌ
１，Ｌ２よりも上方の領域で運転が可能であり、この領
域内で、燃費向上率が高く且つＮＯｘ低減率が高く（即
ち、ＮＯｘ排出率が低く）なるように空燃比（Ａ／Ｆ）
及びＥＧＲ導入率を設定すれば、燃費向上とＮＯｘ低減
とが両立する。例えば図５中にハッチングを付す領域の
ように、燃費向上率が３０％以上で且つＮＯｘ低減率が
９０％以上（即ち、ＮＯｘ排出率が１０％以上）の領域
で、後期リーン燃焼運転を行なうように、空燃比及びＥ
ＧＲ導入率を設定することが考えられる。なお、図５
中、Ｌ３はＮＯｘ低減率９０％を示す。

【００３２】図５に示す例では、空燃比をおよそ２８〜
３３程度の範囲内のいずれかに設定し、ＥＧＲ導入率を
３０〜６０％程度の範囲内のいずれかに設定して、燃費
向上率が３０％以上で且つＮＯｘ低減率が９０％以上を
達成しながら、安定燃焼による後期リーン燃焼運転を行
なうことができる。もちろん、図５は後期リーン燃焼運
転における一つの代表例を示すもので、このような特性
は、エンジンの負荷状態やエンジン回転数によって変化
し、各運転状態に応じて、燃費向上率が高く且つＮＯｘ
低減率が高くなるような空燃比及びＥＧＲ導入率を設定
し、この設定に基づいて制御を行なうようにすればよ
い。

【００３３】この場合、上述のような燃費向上率が３０
％以上で且つＮＯｘ低減率が９０％以上といった目標値
を常に達成できるわけではないが、運転状態によって
は、燃費向上率を重視して空燃比及びＥＧＲ導入率を設
定したり、また、ＮＯｘ低減率を重視して空燃比及びＥ
ＧＲ導入率を設定したりすることが考えられる。なお、
エンジンの運転は常に定常運転とは限らず、運転状態は
時々変化していくことが多いが、このように、変化する
運転状態に応じて運転モードも適宜切り替えられるが、
後期リーン燃焼運転モード内でも、変化する運転状態に
応じて目標空燃比や目標ＥＧＲ導入率が変更されていく
ことになる。この場合、目標空燃比や目標ＥＧＲ導入率
を同時に変更する手法のほかに、目標空燃比制御を重視
して、例えば目標空燃比を変更して次に目標ＥＧＲ導入
率を変更するという手法も考えられる。

【００３４】そして、本装置の排ガス還流制御手段（制
御手段）１０６では、吸気温度センサ（吸気温度検出手
段）３６により検出された吸気温度に応じて目標ＥＧＲ
導入率（排ガス還流量）を制御するように構成されてい
る。本実施形態では、層状燃焼モード時に吸気温度Ｔai
n が予め設定された温度Ｔ₀よりも大きくなったら、Ｅ
ＧＲをカット（即ち、排ガス還流を停止）するようにな
っている。

【００３５】すなわち、図９に示すように、安定燃焼運
転領域は、吸気温度が上昇するほど狭くなる特性があ
り、吸気温度が上昇するほど安定燃焼運転を行ないにく
くなる。そこで、吸気温度が、安定燃焼運転領域が所定
以下に狭まるような温度に達したら、ＥＧＲをカット
し、即ち、ＥＧＲ弁３０を閉鎖して、エンジンの燃焼安
定性を確保するようになっている。

【００３６】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型
内燃機関用排ガス還流制御装置は、上述のように構成さ
れているので、排ガス還流制御手段（制御手段）１０６
を通じて、例えば図６に示すようにＥＧＲ制御（排ガス
還流制御）が行なわれる。つまり、まず、運転状態検出
手段１０１で検出（又は、算出）された運転状態（即
ち、エンジン回転数センサ４１で検出されたエンジン回
転数Ｎｅ及びスロットル開度センサ３７で検出されたス
ロットル開度θth）を読み込んで（ステップＡ１０）、
吸気温度センサ３６で検出された吸気温度を読み込む
（ステップＡ２０）。モード選択手段１０２では、ステ
ップＳ１０で読み込まれた運転状態に基づいて例えば図
４に示すようなマップを用いて運転モードを選択する。

【００３７】そして、ステップＡ３０に進み、設定され
た運転モード及びエンジンの運転状態に応じてＥＧＲ導
入率（ＥＧＲ率，又はＥＧＲ量）を設定する。このＥＧ
Ｒ導入率は、圧縮リーンモード，ストイキオフィードバ
ック燃焼運転モードの場合は０以外が設定されることが
多いが、前期リーン燃焼運転モードやオープンループ燃
焼運転モードの場合には０（ＥＧＲカット）が設定され
る。

【００３８】さらに、ステップＡ４０に進み、選択され
た運転モードが圧縮リーンモード（後期リーン燃焼運転
モード）か否かが判断される。圧縮リーンモード（即
ち、層状燃焼）でなければ、ステップＡ７０に進み、選
択された運転モードがストイキオモード（ストイキオフ
ィードバック燃焼運転モード）か否かが判断され、スト
イキオモードならば、ステップＡ８０に進み、ステップ
Ａ３０で設定されたＥＧＲ導入率に応じてＥＧＲ制御
（排ガス還流制御）を行なう。つまり、設定されたＥＧ
Ｒ導入率（ＥＧＲ量）が得られるようにＥＧＲ弁３０の
開度を制御する。

【００３９】一方、選択された運転モードがストイキオ
モードでなければ、即ち、前期リーン燃焼運転モードや
オープンループ燃焼運転モードが選択された場合には、
ステップＡ９０に進み、ＥＧＲカット（つまり、ＥＧＲ
弁３０を閉鎖）して、ＥＧＲ導入は行なわない。一方、
圧縮リーンモード（即ち、層状燃焼）であれば、ステッ
プＡ４０からステップＡ５０にに進み、吸気温度センサ
３６で検出された吸気温度Ｔain が予め設定された温度
Ｔ₀よりも大きいか否かが判定される。ここで、吸気温
度Ｔainが設定温度Ｔ₀よりも大でなければ、ステップ
Ａ８０に進み、ＥＧＲ制御（排ガス還流制御）を行な
う。ステップＡ３０で設定された目標ＥＧＲ導入率が得
られるようにＥＧＲ弁３０の開度を制御する。

【００４０】吸気温度Ｔain が設定温度Ｔ₀よりも大の
場合には、ステップＡ６０に進み、ＥＧＲカット（つま
り、ＥＧＲ弁３０を閉鎖）して、排ガス還流は行なわな
い。このようにして、吸気温度Ｔain が設定温度Ｔ₀よ
りも大きくなったらＥＧＲカットを行なうので、後期リ
ーン燃焼運転モード（圧縮リーンモード）時に、ＥＧＲ
の導入を行なうと、吸気温度が上昇するほど安定燃焼運
転を行ないにくくなり、不安定燃焼を招くおそれが高ま
るのに対して（図９参照）、圧縮リーンモードを続行し
て、高い燃費低減効果を得ながら、このような不安定燃
焼のおそれを回避して、安定燃焼を確保しうるようにな
る利点がある。

【００４１】次に、第２実施形態について説明する。第
２実施形態では、排ガス還流制御装置にかかる筒内噴射
型内燃機関の構成や、排ガス還流制御装置の主な構成
は、第１実施形態と同様であり、排ガス還流制御手段
（制御手段）１０６を通じて行なわれる、吸気温度に対
するＥＧＲ制御（排ガス還流制御）の内容が異なってい
る。

【００４２】つまり、本実施形態の排ガス還流制御手段
１０６では、層状燃焼時、即ち、後期リーン燃焼運転モ
ード（圧縮リーンモード）時におけるＥＧＲの大量導入
時に、吸気温度Ｔain の上昇に応じて、ＥＧＲ導入率
（ＥＧＲ量）を低下させるようにＥＧＲ制御を行なう。
ここでは、燃費向上率が高く且つＮＯｘ低減率が高くな
るように空燃比（Ａ／Ｆ）と共に設定されたＥＧＲ導入
率に対して、例えば図７に示すようなマップに基づいて
補正ゲインＫegr を設定し、この補正ゲインＫegr によ
り、ＥＧＲ導入率（ＥＧＲ量）を補正するようになって
いる。ここでは、図７に示すように、吸気温度Ｔain が
所定温度Ｔ₁以下の場合には、補正ゲインＫegr は１．
０とされ、実質的な補正は行なわず、吸気温度Ｔain が
所定温度Ｔ₁以上の場合には、吸気温度Ｔain の上昇に
応じて補正ゲインＫegr が１．０から減少していくよう
に設定されている。

【００４３】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型
内燃機関用排ガス還流制御装置は、上述のように構成さ
れているので、排ガス還流制御手段（制御手段）１０６
を通じて、例えば図８に示すようにＥＧＲ制御（排ガス
還流制御）が行なわれる。つまり、まず、運転状態検出
手段１０１で検出（又は、算出）された運転状態（エン
ジン回転数Ｎｅ及びスロットル開度θth）を読み込んで
（ステップＢ１０）、吸気温度センサ３６で検出された
吸気温度を読み込む（ステップＢ２０）。モード選択手
段１０２では、ステップＢ１０で読み込まれた運転状態
に基づいて例えば図３に示すようなマップを用いて運転
モードを選択する。

【００４４】そして、ステップＢ３０に進み、設定され
た運転モード及びエンジンの運転状態に応じてＥＧＲ導
入率（ＥＧＲ率，又はＥＧＲ量）を設定する。このＥＧ
Ｒ導入率は、圧縮リーンモード，ストイキオフィードバ
ック燃焼運転モードの場合は０以外が設定されることが
多いが、前期リーン燃焼運転モードやオープンループ燃
焼運転モードの場合には０（ＥＧＲカット）が設定され
る。

【００４５】さらに、ステップＢ４０に進み、選択され
た運転モードが圧縮リーンモード（後期リーン燃焼運転
モード）か否かが判断される。圧縮リーンモード（層状
燃焼）でなければ、ステップＢ８０に進み、選択された
運転モードがストイキオモード（ストイキオフィードバ
ック燃焼運転モード）か否かが判断され、ストイキオモ
ードならば、ステップＢ７０に進み、ステップＢ３０で
設定されたＥＧＲ導入率に応じてＥＧＲ制御（排ガス還
流制御）を行なう。つまり、設定されたＥＧＲ導入率
（ＥＧＲ量）が得られるようにＥＧＲ弁３０の開度を制
御する。

【００４６】一方、選択された運転モードがストイキオ
モードでなければ、即ち、前期リーン燃焼運転モードや
オープンループ燃焼運転モードが選択された場合には、
ステップＢ９０に進み、ＥＧＲカット（つまり、ＥＧＲ
弁３０を閉鎖）して、ＥＧＲ導入は行なわない。一方、
圧縮リーンモード（即ち、層状燃焼）であれば、ステッ
プＢ４０からステップＢ５０に進み、吸気温度センサ３
６で検出された吸気温度Ｔain に基づいてＥＧＲ率補正
ゲインＫegr を設定する。さらに、ステップＢ６０に進
み、ステップＢ３０で設定されたＥＧＲ導入率をＥＧＲ
率補正ゲインＫegr で補正する。そして、ステップＢ７
０に進み、この補正ゲインＫegr で補正した上で、ＥＧ
Ｒ制御（排ガス還流制御）を行なう。

【００４７】つまり、運転状態に応じた目標ＥＧＲ導入
率（ＥＧＲ率又はＥＧＲ量）を補正ゲインＫegr で適宜
減少補正して、この補正した目標ＥＧＲ導入率が得られ
るようにＥＧＲ弁３０の開度を制御する。このようにし
て、吸気温度Ｔain に応じてＥＧＲ導入率（ＥＧＲ量）
を減少させるので、後期リーン燃焼運転モード（圧縮リ
ーンモード）時に、ＥＧＲの導入を行なうと、吸気温度
が上昇するほど安定燃焼運転を行ないにくくなり、不安
定燃焼を招くおそれが高まるのに対して（図９参照）、
圧縮リーンモードを続行して、高い燃費低減効果を得な
がら、このような不安定燃焼のおそれを回避して、且
つ、ＮＯｘ低減を極力行ないながら安定燃焼を確保しう
るようになる利点がある。

【００４８】なお、本発明の筒内噴射型内燃機関の排ガ
ス還流制御装置は、上述の実施形態に限定されるもので
はなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形を
行なうことができる。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の筒内噴射型内燃機関用排ガス還流制御装置によれ
ば、常時は層状燃焼により生じる排ガス中のＮＯｘを排
ガス還流により低減しながら、吸気温度の上昇したら、
排ガス還流量を減少又は零にするため、層状燃焼時に吸
気温度の上昇に応じて発生する安定燃焼運転領域の縮小
を抑制して、安定燃焼運転領域を確保し、吸気温度上昇
時にも、安定した層状燃焼による燃費低減運転を続行さ
せることができるようになる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃
機関用排ガス還流制御装置の要部構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明の第１実施形態にかかる筒内噴射型内燃
機関の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第１実施形態にかかる筒内噴射型内燃
機関の制御系構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第１実施形態にかかる筒内噴射型内燃
機関の運転モードの設定に用いる制御マップを示す図で
ある。

【図５】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃
機関用排ガス還流制御装置におけるＥＧＲ導入率（ＥＧ
Ｒ率）の設定について説明する図である。

【図６】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃
機関用排ガス還流制御装置の動作を示すフローチャート
である。

【図７】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃
機関用排ガス還流制御装置の還流量の補正用マップを示
す図である。

【図８】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃
機関用排ガス還流制御装置の動作を示すフローチャート
である。

【図９】本発明の課題を説明するための図であり、機関
の安定燃焼運転領域を示す特性図である。

【符号の説明】

１エンジン本体２吸気通路２Ａ吸気ポート１６制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）１７排気通路１７Ａ排気ポート１８燃焼室２１燃料噴射弁（インジェクタ）２９排ガス還流通路（ＥＧＲ通路）３０排ガス還流量調整手段（ＥＧＲバルブ）３６吸気温度検出手段（吸気温度センサ）４５点火プラグ１０１運転状態検出手段１０２モード選択手段１０６排ガス還流制御手段（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｅ３０１Ｆ (72)発明者加村均東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】層状燃焼を行なうべく燃焼室内に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁と、該燃焼室内に臨むように設けられた点火プラグと、吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、該吸気温度検出手段により検出された吸気温度に応じて
排ガス還流量を調整する排ガス還流量調整手段と、該層状燃焼時に、該吸気温度の上昇に応じて該排ガス還
流量を減少又は零とするように該排ガス還流量調整手段
を制御する制御手段とから構成されていることを特徴と
する、筒内噴射型内燃機関用排ガス還流制御装置。