[go: up one dir, main page]

JP3341686B2 - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

Info

Publication number
JP3341686B2
JP3341686B2 JP29218698A JP29218698A JP3341686B2 JP 3341686 B2 JP3341686 B2 JP 3341686B2 JP 29218698 A JP29218698 A JP 29218698A JP 29218698 A JP29218698 A JP 29218698A JP 3341686 B2 JP3341686 B2 JP 3341686B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
throttle valve
engine
soot
combustion
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
Application number
JP29218698A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000120450A (ja
Inventor
康二 吉▲崎▼
静夫 佐々木
雅人 後藤
司 安部
丈和 伊藤
宏樹 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP29218698A priority Critical patent/JP3341686B2/ja
Priority to US09/348,282 priority patent/US6209515B1/en
Priority to EP99113774A priority patent/EP0972925B1/en
Priority to DE69928178T priority patent/DE69928178T2/de
Publication of JP2000120450A publication Critical patent/JP2000120450A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3341686B2 publication Critical patent/JP3341686B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
    • F02M26/46—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな新たな燃焼システムについてはまだ開示されていな
い。そのため、既に開示されている従来の燃焼システム
では、上述した新たな燃焼システムに基づく新たな効果
を奏することができない。
【００１０】そこで、本発明は、内燃機関から煤（スモ
ーク）が排出されること及びＮＯｘが排出されることを
同時に阻止しつつ、スロットル開度が比較的小さい時で
あっても実際の吸入空気量を目標吸入空気量に正確に一
致せしめることができる内燃機関を提供することを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、燃焼室内に供給される不活性ガスの量を増大し
ていくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前
記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増大して
いくと前記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であって、吸入空気量を制御
するための電子制御スロットル弁を具備し、機関停止時
に前記スロットル弁を全閉せしめ、次いで、前記スロッ
トル弁が全閉されている時であってクランキングに伴う
吸気管負圧が発生する前にスロットル弁全閉位置を学習
するようにした内燃機関が提供される。
【００１２】請求項１に記載の内燃機関では、煤の発生
量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給
される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃
焼が実行され、機関停止時に電子制御スロットル弁が全
閉され、次いで、スロットル弁が全閉されている時であ
ってクランキングに伴う吸気管負圧が発生する前にスロ
ットル弁全閉位置の学習が行われる。ところで、前記煤
がほとんど発生しない燃焼が行われる時の吸入空気量
は、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃
焼室内に供給される不活性ガスの量がすくない燃焼が行
われる時の吸入空気量よりも少ない。つまり、前記煤が
ほとんど発生しない燃焼は、スロットル弁の開度が比較
的小さい時に行われる。また、スロットル弁の開度が比
較的小さい時、実際のスロットル開度が目標スロットル
開度から少しずれるだけで実際の吸入空気量は目標吸入
空気量から大きくずれてしまう。一方、スロットル弁が
全閉されている時にスロットル弁全閉位置の学習が行わ
れる場合、スロットル弁全閉位置の学習中にクランキン
グが開始されると、クランキングに伴う吸気管負圧によ
りスロットル弁が回動してしまい、スロットル弁全閉位
置の正確な学習を行うことができない。また、機関停止
時にスロットル弁が開弁されていると、機関始動時にス
ロットル弁が全閉されるまでに時間を要するため、クラ
ンキングが開始される前にスロットル弁全閉位置の学習
が完了できない可能性がある。これらの点に鑑み、上述
したように請求項１に記載の内燃機関では、機関停止時
に電子制御スロットル弁が全閉され、次いで、スロット
ル弁が全閉されている時であってクランキングに伴う吸
気管負圧が発生する前にスロットル弁全閉位置の学習が
行われる。即ち、機関停止時にスロットル弁が全閉され
ることにより、クランキングが開始される前にスロット
ル弁全閉位置の学習が完了できない可能性を排除するこ
とができる。また、スロットル弁が全閉されている時で
あってクランキングに伴う吸気管負圧が発生する前にス
ロットル弁全閉位置の学習が行われるため、スロットル
弁全閉位置の正確な学習を行うことができる。それゆ
え、実際のスロットル開度が目標スロットル開度に正確
に一致せしめられ、実際の吸入空気量が目標吸入空気量
に正確に一致せしめられる。
【００１３】請求項２に記載の発明によれば、燃焼室内
に供給される不活性ガスの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、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
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
内燃機関であって、吸入空気量を制御するための電子制
御スロットル弁と、前記スロットル弁をバイパスするバ
イパス通路と、前記バイパス通路を流れるバイパス吸入
空気量を制御するためのバイパス吸入空気制御弁とを具
備し、機関始動時に、前記バイパス吸入空気制御弁を開
弁すると共に前記スロットル弁を全閉せしめてスロット
ル弁全閉位置を学習するようにした内燃機関が提供され
る。
【００１４】請求項２に記載の内燃機関では、煤の発生
量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給
される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃
焼が実行され、機関始動時にバイパス吸入空気制御弁が
開弁されると共にスロットル弁が全閉せしめられてスロ
ットル弁全閉位置の学習が行われる。ところで、前記煤
がほとんど発生しない燃焼が行われる時の吸入空気量
は、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃
焼室内に供給される不活性ガスの量がすくない燃焼が行
われる時の吸入空気量よりも少ない。つまり、前記煤が
ほとんど発生しない燃焼は、スロットル弁の開度が比較
的小さい時に行われる。また、スロットル弁の開度が比
較的小さい時、実際のスロットル開度が目標スロットル
開度から少しずれるだけで実際の吸入空気量は目標吸入
空気量から大きくずれてしまう。一方、スロットル弁が
全閉されている時にスロットル弁全閉位置の学習が行わ
れる場合、スロットル弁全閉位置の学習中にクランキン
グが開始されると、クランキングに伴う吸気管負圧によ
りスロットル弁が回動してしまい、スロットル弁全閉位
置の正確な学習を行うことができない。これらの点に鑑
み、上述したように請求項２に記載の内燃機関では、機
関始動時にバイパス吸入空気制御弁が開弁されると共に
スロットル弁が全閉せしめられてスロットル弁全閉位置
の学習が行われる。即ち、スロットル弁全閉位置の学習
が行われる時にバイパス吸入空気制御弁が開弁されてい
るため、クランキングに伴う吸気管負圧がバイパス吸入
空気制御弁を介して逃がされる。その結果、クランキン
グに伴う吸気管負圧によりスロットル弁が回動してしま
うのを回避することができ、スロットル弁全閉位置の正
確な学習を行うことができる。それゆえ、実際のスロッ
トル開度が目標スロットル開度に正確に一致せしめら
れ、実際の吸入空気量が目標吸入空気量に正確に一致せ
しめられる。
【００１５】請求項３に記載の発明によれば、機関停止
期間中に前記スロットル弁が開弁されている請求項２に
記載の内燃機関が提供される。
【００１６】請求項３に記載の内燃機関では、機関停止
期間中にスロットル弁が開弁されているため、機関停止
期間中にスロットル弁が全閉されている場合にスロット
ル弁のまわりに水滴等が付着してスロットル弁が回動し
づらくなってしまうのを回避することができる。
【００１７】請求項４に記載の発明によれば、前記燃焼
室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に再循環さ
せる排気ガス再循環装置を具備し、前記不活性ガスが前
記機関吸気通路内に再循環された再循環排気ガスからな
り、前記排気ガス再循環装置が再循環排気ガスの量を制
御するための再循環排気ガス制御弁を具備し、機関始動
時に前記再循環排気ガス制御弁が全開せしめられる請求
項２に記載の内燃機関が提供される。
【００１８】請求項４に記載の内燃機関では、機関始動
時に再循環排気ガス制御弁が全開せしめられる、詳細に
は、クランキング開始時に再循環排気ガス制御弁が全開
せしめられるため、クランキングに伴う吸気管負圧が再
循環排気ガス制御弁を介して逃がされる。その結果、ク
ランキングに伴う吸気管負圧によりスロットル弁が回動
してしまうのを回避することができ、スロットル弁全閉
位置の正確な学習を行うことができる。それゆえ、実際
のスロットル開度が目標スロットル開度に正確に一致せ
しめられ、実際の吸入空気量が目標吸入空気量に正確に
一致せしめられる。
【００１９】請求項５に記載の発明によれば、前記再循
環排気ガス制御弁の弁体が閉弁側に突き当てられている
時に再循環排気ガス制御弁全閉位置を学習するようにし
た請求項２に記載の内燃機関が提供される。
【００２０】請求項６に記載の発明によれば、前記燃焼
室内に再循環排気ガスが供給されない冷間始動時に再循
環排気ガス制御弁全閉位置を学習するようにした請求項
５に記載の内燃機関が提供される。
【００２１】請求項５及び６に記載の内燃機関では、再
循環排気ガス制御弁の弁体が閉弁側に突き当てられてい
る時に再循環排気ガス制御弁全閉位置の学習が行われ
る。ところで、前記煤がほとんど発生しない燃焼は、煤
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内
に供給される不活性ガスの量がすくない燃焼よりも厳し
い燃焼条件の下で行われる。そのため、実際の再循環排
気ガス制御弁開度を目標再循環排気ガス制御弁開度に正
確に一致せしめ、実際の再循環排気ガス量を目標再循環
排気ガス量に正確に一致せしめることが望まれる。そこ
で、上述したように請求項５に記載の内燃機関では、再
循環排気ガス制御弁の弁体が閉弁側に突き当てられてい
る時に再循環排気ガス制御弁全閉位置の学習が行われ
る。その結果、実際の再循環排気ガス制御弁開度を目標
再循環排気ガス制御弁開度に正確に一致せしめ、実際の
再循環排気ガス量を目標再循環排気ガス量に正確に一致
せしめることが可能になる。
【００２２】請求項７に記載の発明によれば、前記スロ
ットル弁全閉位置の学習が完了するまでクランキングの
開始を遅延せしめるようにした請求項１又は２に記載の
内燃機関が提供される。
【００２３】請求項７に記載の内燃機関では、スロット
ル弁全閉位置の学習が完了するまでクランキングの開始
が遅延せしめられるため、スロットル弁全閉位置の学習
が完了する前にクランキングが開始されてしまうのを回
避することができる。
【００２４】請求項８に記載の発明によれば、燃焼室内
に供給される不活性ガスの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、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
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
内燃機関であって、吸入空気量を制御するための電子制
御スロットル弁と、前記スロットル弁をバイパスするバ
イパス通路と、前記バイパス通路を流れるバイパス吸入
空気量を制御するためのバイパス吸入空気制御弁とを具
備し、機関アイドル運転時に、前記バイパス吸入空気制
御弁を開弁すると共に前記スロットル弁を全閉せしめて
スロットル弁全閉位置を学習するようにした内燃機関が
提供される。
【００２５】請求項８に記載の内燃機関では、煤の発生
量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給
される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃
焼が実行され、機関アイドル運転時にバイパス吸入空気
制御弁が開弁されると共にスロットル弁が全閉せしめら
れてスロットル弁全閉位置の学習が行われる。ところ
で、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる時の吸
入空気量は、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量
よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量がすくない
燃焼が行われる時の吸入空気量よりも少ない。つまり、
前記煤がほとんど発生しない燃焼は、スロットル弁の開
度が比較的小さい時に行われる。また、スロットル弁の
開度が比較的小さい時、実際のスロットル開度が目標ス
ロットル開度から少しずれるだけで実際の吸入空気量は
目標吸入空気量から大きくずれてしまう。一方、スロッ
トル弁が全閉されている時にスロットル弁全閉位置の学
習が行われる場合、スロットル弁に吸気管負圧が及ぼさ
れるとスロットル弁が回動してしまい、スロットル弁全
閉位置の正確な学習を行うことができない。これらの点
に鑑み、上述したように請求項８に記載の内燃機関で
は、機関アイドル運転時にバイパス吸入空気制御弁が開
弁されると共にスロットル弁が全閉せしめられてスロッ
トル弁全閉位置の学習が行われる。即ち、スロットル弁
全閉位置の学習が行われる時にバイパス吸入空気制御弁
が開弁されているため、吸気管負圧がバイパス吸入空気
制御弁を介して逃がされる。その結果、吸気管負圧によ
りスロットル弁が回動してしまうのを回避することがで
き、スロットル弁全閉位置の正確な学習を行うことがで
きる。それゆえ、実際のスロットル開度が目標スロット
ル開度に正確に一致せしめられ、実際の吸入空気量が目
標吸入空気量に正確に一致せしめられる。
【００２６】請求項９に記載の発明によれば、燃焼室内
に供給される不活性ガスの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、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
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
内燃機関であって、吸入空気量を制御するための電子制
御スロットル弁と、前記スロットル弁が全閉位置以外の
予め定められた位置である信号発生位置に位置した時に
信号を発生する信号発生手段とを具備し、前記信号発生
手段からの信号を受信した時にスロットル弁信号発生位
置を学習するようにした内燃機関が提供される。
【００２７】請求項１０に記載の発明によれば、スロッ
トル弁信号発生位置の学習は、前記信号発生手段からの
信号を受信する毎に行われる請求項９に記載の内燃機関
が提供される。
【００２８】請求項１１に記載の発明によれば、スロッ
トル弁信号発生位置の学習が行われた後予め定められた
時間が経過するまでの間、スロットル弁信号発生位置の
学習の実行を禁止するようにした請求項９に記載の内燃
機関が提供される。
【００２９】請求項９〜１１に記載の内燃機関では、煤
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内
に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生し
ない燃焼が実行され、スロットル弁が全閉位置以外の予
め定められた位置である信号発生位置に位置した時に信
号発生手段から発生される信号を受信した時にスロット
ル弁信号発生位置の学習が行われる。ところで、前記煤
がほとんど発生しない燃焼が行われる時の吸入空気量
は、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃
焼室内に供給される不活性ガスの量がすくない燃焼が行
われる時の吸入空気量よりも少ない。つまり、前記煤が
ほとんど発生しない燃焼は、スロットル弁の開度が比較
的小さい時に行われる。また、スロットル弁の開度が比
較的小さい時、実際のスロットル開度が目標スロットル
開度から少しずれるだけで実際の吸入空気量は目標吸入
空気量から大きくずれてしまう。一方、スロットル弁が
全閉されている時にスロットル弁全閉位置の学習が行わ
れる場合、スロットル弁に吸気管負圧が及ぼされるとス
ロットル弁が回動してしまい、スロットル弁全閉位置の
正確な学習を行うことができない。これらの点に鑑み、
上述したように請求項９〜１１に記載の内燃機関では、
スロットル弁が全閉位置以外の予め定められた位置であ
る信号発生位置に位置した時に信号発生手段から発生さ
れる信号を受信した時にスロットル弁信号発生位置の学
習が行われる。即ち、スロットル弁の位置の学習が全閉
位置以外の位置において行われるため、吸気管負圧がス
ロットル弁に及ぼされるのを回避でき、スロットル弁の
位置の正確な学習を行うことができる。それゆえ、実際
のスロットル開度が目標スロットル開度に正確に一致せ
しめられ、実際の吸入空気量が目標吸入空気量に正確に
一致せしめられる。
【００３０】請求項１２に記載の発明によれば、前記燃
焼室から排出された未燃炭化水素を酸化するために機関
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、２、８及び９のいずれか一項に記載の内燃機関が提
供される。
【００３１】請求項１３に記載の発明によれば、前記触
媒が酸化触媒、三元触媒又はＮＯｘ吸収剤の少なくとも
一つからなる請求項１２に記載の内燃機関が提供され
る。
【００３２】請求項１２及び１３に記載の内燃機関で
は、燃焼室から排出される未燃炭化水素が機関排気通路
内にて酸化されるため、未燃炭化水素が内燃機関から排
出されるのを阻止することができる。
【００３３】請求項１４に記載の発明によれば、前記燃
焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に再循環
させる排気ガス再循環装置を具備し、前記不活性ガスが
前記機関吸気通路内に再循環された再循環排気ガスから
なる請求項１、２、８及び９のいずれか一項に記載の内
燃機関が提供される。
【００３４】請求項１４に記載の内燃機関では、排気ガ
ス再循環装置によって機関吸気通路内に再循環される再
循環排気ガスを不活性ガスとして利用することにより、
外部から燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特別に
設ける必要性を回避することができる。
【００３５】請求項１５に記載の発明によれば、煤の発
生量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される再循環排気ガスの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
再循環排気ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される再
循環排気ガスの量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り
換える切換手段を具備し、前記第１の燃焼から前記第２
の燃焼に又は前記第２の燃焼から前記第１の燃焼に切り
換えられるときに排気ガス再循環率をステップ状に変化
させるようにした請求項１４に記載の内燃機関が提供さ
れる。
【００３６】請求項１５に記載の内燃機関では、第１の
燃焼から第２の燃焼に又は第２の燃焼から第１の燃焼に
切り換えられるときに排気ガス再循環率をステップ状に
変化させることにより、排気ガス再循環率が、煤の発生
量がピークになる排気ガス再循環率に設定されるのを回
避することができる。
【００３７】請求項１６に記載の発明によれば、前記第
１の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率がほぼ
５５パーセント以上であり、前記第２の燃焼が行われて
いるときの排気ガス再循環率がほぼ５０パーセント以下
である請求項１５に記載の内燃機関が提供される。
【００３８】請求項１６に記載の内燃機関では、第１の
燃焼が行われているときの排気ガス再循環率をほぼ５５
パーセント以上にすると共に第２の燃焼が行われている
ときの排気ガス再循環率をほぼ５０パーセント以下にす
ることにより、排気ガス再循環率が、煤の発生量がピー
クになる排気ガス再循環率に設定されるのを回避するこ
とができる。
【００３９】請求項１７に記載の発明によれば、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
の運転領域とに分割し、前記第１の運転領域では前記第
１の燃焼を行い、前記第２の運転領域では前記第２の燃
焼を行うようにした請求項１５に記載の内燃機関が提供
される。
【００４０】請求項１７に記載の内燃機関では、第１の
燃焼を実行し得る時、つまり、燃焼室内における燃焼時
の燃料及びその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低
く維持し得る時が、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という理由から、低負荷側
の第１の運転領域で第１の燃焼を行うと共に高負荷側の
第２の運転領域で第２の燃焼を行う。それゆえ、運転領
域に応じて適切な燃焼を実行することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。
【００４２】図１は本発明を４ストローク圧縮着火式内
燃機関に適用した第一の実施形態を示している。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により駆動される電子制御スロットル弁
２０が配置される。スロットル弁２０に隣接して、スロ
ットル弁２０の全閉位置を検出するスロットル弁位置検
出用センサ６０が、スロットル弁全閉位置の学習に使用
すべく配置される。また、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流量を検出するための
質量流量検出器２１が配置される。
【００４３】一方、排気ポート１０は排気マニホルド２
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３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２２
内には空燃比センサ２７が配置される。
【００４４】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
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）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に示される実施形態では機関冷却水が
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。
【００４５】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。
【００４６】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。質量流量検出器２１及びスロットル弁位置検出用
センサの出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器４７を
介して入力ポート４５に入力され、空燃比センサ２７お
よび燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応する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５０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。エンジン回転数はクランク角センサ５２の出力値に
基づいて算出される。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。
【００４７】図２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２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２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。
【００４８】図２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。
【００４９】図３（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３（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３（Ａ）と図３（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３（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図３
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【００５０】図２および図３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２
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３からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図３（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。
【００５１】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２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４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４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２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。
【００５２】図２および図３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。
【００５３】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の圧縮比等の種
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。
【００５４】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。
【００５５】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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】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。
【００５９】図５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５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。
【００６０】図５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。
【００６１】一方、図５の曲線Ｂで示されるようにＥＧ
Ｒ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。
【００６２】また、図５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。
【００６３】なお、図５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。
【００６４】図６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６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。
【００６５】図６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６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６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６に示す実施形態では
７０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６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
６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
ＮＯｘの発生量は極めて少量となる。
【００６６】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６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。
【００６７】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６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。
【００６８】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。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Ｅ
ＧＲ制御弁３１が全開せしめられる、スロットル弁２０
が若干閉弁せしめられる。
【００６９】前述したように図６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６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
６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。
【００７０】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。
【００７１】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。
【００７２】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
による実施形態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。
【００７３】図７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７において縦軸Ｌはアクセルペダル５０の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎは機関回
転数を示している。また、図７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。
【００７４】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負荷Ｌ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。次いで要求負荷Ｌ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。
【００７５】このように第１の境界Ｘ（Ｎ）と第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも低負荷側の第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の高負荷側では比較的燃焼温度
が高く、このとき要求負荷Ｌ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、要求負荷Ｌ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。
【００７６】ところで機関の運転領域が第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。
【００７７】触媒２５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。
【００７８】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。
【００７９】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。
【００８０】図８は空燃比センサ２７の出力を示してい
る。図８に示される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。
【００８１】次に図９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。
【００８２】図９は要求負荷Ｌに対するスロットル弁２
０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９に示され
るように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域Ｉではスロッ
トル弁２０の開度は要求負荷Ｌ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、Ｅ
ＧＲ制御弁３１の開度は要求負荷Ｌ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９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。
【００８３】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。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は要求負荷
Ｌ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。
【００８４】なお、アイドル運転時にはスロットル弁２
０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２０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、アイドル運転時
には機関本体１の振動を抑制するためにスロットル弁２
０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００８５】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９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５）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。
【００８６】第２の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。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の開度は要求負荷Ｌ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率は要求負荷
Ｌが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高く
なるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌ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。
【００８７】図１０（Ａ）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１０（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５．５，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１
５．５，１６，１７，１８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１０
（Ａ）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では要求負
荷Ｌが低くなるほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとされ
る。
【００８８】即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少くなる。従って要求負荷Ｌ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
１０（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつ
れて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比Ａ／
Ｆ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形態
では要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが
大きくされる。
【００８９】なお、図１０（Ａ）に示される目標空燃比
Ａ／Ｆは図１０（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌ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。また、空燃比を図１０（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２
０の目標開度ＳＴが図１１（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌ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１０
（Ａ）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ＳＥが図１１（Ｂ）に示されるよ
うに要求負荷Ｌ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。
【００９０】図１２（Ａ）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Ａ
／Ｆを示している。なお、図１２（Ａ）においてＡ／Ｆ
＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で
示される各曲線は夫々目標空燃比２４，３５，４５，６
０を示している。図１２（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図１２（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌ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。また、空燃比を図１２（Ａ）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１３（Ａ）に示されるように要求負
荷Ｌ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（Ａ）
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ＳＥが図１３（Ｂ）に示されるように要
求負荷Ｌ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。
【００９１】また、第２の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図１４に示されるよ
うに要求負荷Ｌ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。
【００９２】次に図１５を参照しつつ運転制御について
説明する。図１５を参照すると、まず初めにステップ１
００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１０
１に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１（Ｎ）よりも大
きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ１（Ｎ）のとき
にはステップ１０３に進んで低温燃焼が行われる。
【００９３】即ち、ステップ１０３では図１１（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、スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとさ
れる。次いでステップ１０４では図１１（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、
ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
次いでステップ１０５では質量流量検出器２１により検
出された吸入空気の質量流量（以下、単に吸入空気量と
称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１０６では図１
０（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出され
る。次いでステップ１０７では吸入空気量Ｇａと目標空
燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空燃比Ａ／Ｆとする
のに必要な燃料噴射量Ｑが算出される。
【００９４】このように低温燃焼が行われているときに
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度がただちに
要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度ＳＴ，
ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌが増
大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が増大せ
しめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せ
しめられる。
【００９５】一方、スロットル弁２０の開度又はＥＧＲ
制御弁３１の開度が変化して吸入空気量が変化するとこ
の吸入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検
出され、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料
噴射量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に
変化した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることにな
る。
【００９６】ステップ１０１においてＬ＞Ｘ（Ｎ）にな
ったと判別されたときにはステップ１０２に進んでフラ
グＩがリセットされ、次いでステップ１１０に進んで第
２の燃焼が行われる。
【００９７】即ち、ステップ１１０では図１４に示され
るマップから目標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量
がこの目標燃料噴射量Ｑとされる。次いでステップ１１
１では図１３（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１１２で
は図１３（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、ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの
目標開度ＳＥとされる。
【００９８】次いでステップ１１３では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１４では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１５では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１１６では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１１７に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１１
９へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１１８に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１１９に進む。ステッ
プ１１９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り最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
【００９９】このように第２の燃焼が行われているとき
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
【０１００】一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
【０１０１】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１００からステップ１０８に進んで要
求負荷Ｌ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。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ１１０
に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。
【０１０２】一方、ステップ１０８においてＬ＜Ｙ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１０９に
進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ１０３に
進んで低温燃焼が行われる。
【０１０３】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比をＥＧＲ制御弁３１の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。
【０１０４】次に図１６及び図１７を参照しつつ本実施
形態のスロットル弁の位置学習方法について説明する。
図１６及び図１７は本実施形態のスロットル弁位置学習
方法を示したフローチャートである。本実施形態では、
スロットル弁２０の全閉位置の学習が行われる。図１６
及び図１７に示すルーチンは、メイン電源がＯＮされて
いる時に所定の時間間隔で実行される。図１６及び図１
７に示すように、本ルーチンが開始されると、まずステ
ップ２００においてイグニッションスイッチがＯＮに位
置しているか否かが判別される。ＮＯの時には、スロッ
トル弁位置学習を行うタイミングでないと判断してこの
ルーチンを終了する。ＹＥＳの時にはステップ２０１に
進み、スロットル弁位置学習がまだ行われていないこと
を示すフラグ（Ｘ＝０）がセットされているか否かが判
別される。スロットル弁位置学習が既に行われたと判断
されたときには、スロットル弁位置学習を行うことなく
ステップ２０８に進む。
【０１０５】ステップ２０１においてスロットル弁位置
学習がまだ行われていないと判断されたときには、ステ
ップ２０２に進み、スロットル弁位置検出用センサ６０
の出力信号に基づいてスロットル弁２０の全閉位置の学
習が行われる。次いでステップ２０３では、イグニッシ
ョンスイッチがＳＴＡＲＴに位置しているか否かが判別
される。ＮＯの時には、ステップ２０５においてタイマ
が作動され、所定時間経過後に再びステップ２０３が実
行される。ＹＥＳの時にはステップ２０４に進み、スロ
ットル弁２０の全閉位置の学習が完了したか否かが判別
される。ＹＥＳの時にはステップ２０６に進み、スロッ
トル弁位置学習が行われたことを示すフラグがセットさ
れる（Ｘ←１）。ＮＯの時には、ステップ２０５におい
てタイマが作動され、ステップ２０３に戻る。
【０１０６】次いでステップ２０７においてクランキン
グが開始される。次いでステップ２０８では、イグニッ
ションスイッチがＯＦＦに位置しているか否かが判別さ
れる。ＮＯの時にはステップ２０９に進み、ＹＥＳの時
にはステップ２１０に進む。ステップ２０９では、イグ
ニッションスイッチがＡＣＣ（アクセサリ）に位置して
いるか否かが判別される。ＹＥＳの時にはステップ２１
０に進み、ＮＯの時にはこのルーチンを終了する。ステ
ップ２１０では、つまり、機関が停止された時にはスロ
ットル弁２０が全閉され、次いでステップ２１１におい
て、スロットル弁位置学習がまだ行われていないことを
示すフラグがセットされる（Ｘ←０）。次いでステップ
２１２においてメイン電源がＯＦＦされ、本ルーチンを
終了する。
【０１０７】本実施形態によれば、機関停止時にステッ
プ２１０においてスロットル弁が全閉され、次いで、ス
ロットル弁が全閉されている時であってクランキングに
伴う吸気管負圧が発生する前にステップ２０２において
スロットル弁全閉位置の学習が行われる。即ち、機関停
止時にスロットル弁が全閉されることにより、クランキ
ングが開始される前にスロットル弁全閉位置の学習が完
了できない可能性を排除することができる。また、スロ
ットル弁が全閉されている時であってクランキングに伴
う吸気管負圧が発生する前にスロットル弁全閉位置の学
習が行われるため、スロットル弁全閉位置の正確な学習
を行うことができる。それゆえ、実際のスロットル開度
が目標スロットル開度に正確に一致せしめられ、実際の
吸入空気量が目標吸入空気量に正確に一致せしめられ
る。
【０１０８】更に本実施形態によれば、スロットル弁全
閉位置の学習が完了するまでステップ２０４及びステッ
プ２０５によりクランキングの開始が遅延せしめられる
ため、スロットル弁全閉位置の学習が完了する前にクラ
ンキングが開始されてしまうのを回避することができ
る。
【０１０９】以下、本発明の内燃機関の第二の実施形態
について説明する。図１８は本実施形態の圧縮着火式内
燃機関の全体図である。図１８に示すように、本実施形
態の構成は、図１に示した第一の実施形態の構成とほぼ
同様であるが、スロットル弁２０をバイパスするための
ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）通路７０とＩ
ＳＣ通路７０を流れるバイパス吸入空気量を制御するた
めのＩＳＣ弁７１とを更に有する点で第一の実施形態の
構成と異なる。
【０１１０】次に図１９及び図２０を参照しつつ本実施
形態のスロットル弁の位置学習方法について説明する。
図１９及び図２０は本実施形態のスロットル弁位置学習
方法を示したフローチャートである。本実施形態では、
スロットル弁２０の全閉位置の学習が行われる。図１９
及び図２０に示すルーチンは、メイン電源がＯＮされて
いる時に所定の時間間隔で実行される。図１９及び図２
０に示すように、本ルーチンが開始されると、まずステ
ップ２００においてイグニッションスイッチがＯＮに位
置しているか否かが判別される。ＮＯの時には、スロッ
トル弁位置学習を行うタイミングでないと判断してこの
ルーチンを終了する。ＹＥＳの時にはステップ２０１に
進み、スロットル弁位置学習がまだ行われていないこと
を示すフラグ（Ｘ＝０）がセットされているか否かが判
別される。スロットル弁位置学習が既に行われたと判断
されたときには、スロットル弁位置学習を行うことなく
ステップ２０８に進む。
【０１１１】ステップ２０１においてスロットル弁位置
学習がまだ行われていないと判断されたときには、ステ
ップ１９００に進み、ＩＳＣ弁７１が開弁される。次い
でステップ１９０１ではスロットル弁２０が全閉され
る。次いでステップ１９０２ではＥＧＲ制御弁３１が全
開される。尚、他の実施形態では、ＥＧＲ制御弁は、全
開ではない所定の開度まで開弁されてもよい。
【０１１２】本実施形態の説明に戻り、次いでステップ
２０２では、スロットル弁位置検出用センサ６０の出力
信号に基づいてスロットル弁２０の全閉位置の学習が行
われる。次いでステップ２０３では、イグニッションス
イッチがＳＴＡＲＴに位置しているか否かが判別され
る。ＮＯの時には、ステップ２０５においてタイマが作
動され、所定時間経過後に再びステップ２０３が実行さ
れる。ＹＥＳの時にはステップ２０４に進み、スロット
ル弁２０の全閉位置の学習が完了したか否かが判別され
る。ＹＥＳの時にはステップ２０６に進み、スロットル
弁位置学習が行われたことを示すフラグがセットされる
（Ｘ←１）。ＮＯの時には、ステップ２０５においてタ
イマが作動され、ステップ２０３に戻る。
【０１１３】次いでステップ２０７においてクランキン
グが開始される。次いでステップ２０８では、イグニッ
ションスイッチがＯＦＦに位置しているか否かが判別さ
れる。ＮＯの時にはステップ２０９に進み、ＹＥＳの時
にはステップ１９０３に進む。ステップ２０９では、イ
グニッションスイッチがＡＣＣ（アクセサリ）に位置し
ているか否かが判別される。ＹＥＳの時にはステップ１
９０３に進み、ＮＯの時にはこのルーチンを終了する。
ステップ１９０３では、つまり、機関が停止された時に
はスロットル弁２０が開弁され、次いでステップ２１１
において、スロットル弁位置学習がまだ行われていない
ことを示すフラグがセットされる（Ｘ←０）。次いでス
テップ２１２においてメイン電源がＯＦＦされ、本ルー
チンを終了する。
【０１１４】本実施形態によれば、機関始動時にステッ
プ１９００においてＩＳＣ弁７１が開弁されると共にス
テップ１９０１においてスロットル弁２０が全閉せしめ
られ、ステップ２０２においてスロットル弁全閉位置の
学習が行われる。即ち、ステップ２０２においてスロッ
トル弁全閉位置の学習が行われる時にＩＳＣ弁７１が開
弁されているため、クランキングに伴う吸気管負圧がＩ
ＳＣ弁７１を介して逃がされる。その結果、クランキン
グに伴う吸気管負圧によりスロットル弁２０が回動して
しまうのを回避することができ、スロットル弁全閉位置
の正確な学習を行うことができる。それゆえ、実際のス
ロットル開度が目標スロットル開度に正確に一致せしめ
られ、実際の吸入空気量が目標吸入空気量に正確に一致
せしめられる。
【０１１５】更に本実施形態によれば、ステップ１９０
３により機関停止期間中にスロットル弁２０が開弁され
ているため、機関停止期間中にスロットル弁が全閉され
ている場合にスロットル弁のまわりに水滴等が付着して
スロットル弁が回動しづらくなってしまうのを回避する
ことができる。
【０１１６】更に本実施形態によれば、ステップ２０７
においてクランキングが開始される時に、ステップ１９
０２によりＥＧＲ制御弁３１が全開せしめられているた
め、クランキングに伴う吸気管負圧がＥＧＲ制御弁３１
を介して逃がされる。その結果、クランキングに伴う吸
気管負圧によりスロットル弁２０が回動してしまうのを
回避することができ、スロットル弁全閉位置の正確な学
習を行うことができる。それゆえ、実際のスロットル開
度が目標スロットル開度に正確に一致せしめられ、実際
の吸入空気量が目標吸入空気量に正確に一致せしめられ
る。
【０１１７】更に本実施形態によれば、ステップ２０４
及びステップ２０５により、スロットル弁２０の全閉位
置の学習が完了するまでクランキングの開始が遅延せし
められる。そのため、スロットル弁２０の全閉位置の学
習が完了する前にクランキングが開始されてしまうのを
回避することができる。
【０１１８】図１９及び図２０には示していないが、更
に本実施形態では、燃焼の不安定化を防止するために燃
焼室５内にＥＧＲガスが供給されない冷間始動時、つま
り、ＥＧＲ制御弁３１の弁体が閉弁側（図１８の下側）
に突き当てられている時に、ＥＧＲ制御弁３１の全閉位
置の学習が行われる。その結果、実際のＥＧＲ制御弁開
度を目標ＥＧＲ制御弁開度に正確に一致せしめ、実際の
ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量に正確に一致せしめる
ことが可能になる。
【０１１９】以下、本発明の内燃機関の第三の実施形態
について説明する。本実施形態の構成は、図１８に示し
た第二の実施形態の構成とほぼ同様である。本実施形態
のスロットル弁２０の位置学習方法では、機関アイドル
運転時に、ＩＳＣ弁７１が開弁されると共にスロットル
弁２０が全閉せしめられてスロットル弁２０の全閉位置
の学習が行われる。本実施形態によれば、スロットル弁
２０の全閉位置の学習が行われる時にＩＳＣ弁７１が開
弁されているため、吸気管負圧がＩＳＣ弁７１を介して
逃がされる。その結果、吸気管負圧によりスロットル弁
２０が回動してしまうのを回避することができ、スロッ
トル弁２０の全閉位置の正確な学習を行うことができ
る。それゆえ、実際のスロットル開度を目標スロットル
開度に正確に一致せしめ、実際の吸入空気量を目標吸入
空気量に正確に一致せしめることが可能になる。
【０１２０】以下、本発明の内燃機関の第四の実施形態
について説明する。本実施形態の構成は、図１に示した
第一の実施形態の構成とほぼ同様であるが、スロットル
弁２０の全閉位置を検出するためのスロットル弁位置検
出用センサ６０の代わりに、あるいは、スロットル弁位
置検出用センサ６０とは別個に、スロットル弁２０の全
閉位置以外の予め定められた位置である信号発生位置を
検出するための第２のスロットル弁位置検出用センサ
（図示せず）が設けられている点で第一の実施形態の構
成と異なる。第２のスロットル弁位置検出用センサは、
スロットル弁２０が信号発生位置に位置した時に電気信
号を発生する。
【０１２１】本実施形態のスロットル弁２０の位置学習
方法では、第２のスロットル弁位置検出用センサからの
電気信号を受信した時にスロットル弁２０の信号発生位
置の学習が行われる。本実施形態では、スロットル弁２
０の信号発生位置の学習は、第２のスロットル弁位置検
出用センサからの電気信号を受信する毎に行われるが、
他の実施形態では、スロットル弁の信号発生位置の学習
が行われた後予め定められた時間が経過するまでの間ス
ロットル弁の信号発生位置の学習の実行を禁止する、つ
まり、第２のスロットル弁位置検出用センサからの電気
信号を受信する毎にはスロットル弁２０の信号発生位置
の学習を行わないようにすることも可能である。
【０１２２】本実施形態によれば、スロットル弁２０の
位置の学習が全閉位置以外の位置において行われるた
め、吸気管負圧がスロットル弁２０に及ぼされてスロッ
トル弁２０が回動してしまうのを回避でき、スロットル
弁２０の位置の正確な学習を行うことができる。それゆ
え、実際のスロットル開度を目標スロットル開度に正確
に一致せしめ、実際の吸入空気量を目標吸入空気量に正
確に一致せしめることが可能になる。
【０１２３】
【発明の効果】請求項１及び２に記載の発明によれば、
内燃機関から煤（スモーク）が排出されること及びＮＯ
ｘが排出されることを同時に阻止しつつ、スロットル開
度が比較的小さい時であっても実際の吸入空気量を目標
吸入空気量に正確に一致せしめることができる。
【０１２４】請求項３に記載の発明によれば、機関停止
期間中にスロットル弁が全閉されている場合にスロット
ル弁のまわりに水滴等が付着してスロットル弁が回動し
づらくなってしまうのを回避することができる。
【０１２５】請求項４に記載の発明によれば、クランキ
ングに伴う吸気管負圧を再循環排気ガス制御弁を介して
逃がすことができる。
【０１２６】請求項５及び６に記載の発明によれば、実
際の再循環排気ガス制御弁開度を目標再循環排気ガス制
御弁開度に正確に一致せしめ、実際の再循環排気ガス量
を目標再循環排気ガス量に正確に一致せしめることがで
きる。
【０１２７】請求項７に記載の発明によれば、スロット
ル弁全閉位置の学習が完了する前にクランキングが開始
されてしまうのを回避することができる。
【０１２８】請求項８〜１１に記載の発明によれば、内
燃機関から煤（スモーク）が排出されること及びＮＯｘ
が排出されることを同時に阻止しつつ、スロットル開度
が比較的小さい時であっても実際の吸入空気量を目標吸
入空気量に正確に一致せしめることができる。
【０１２９】請求項１２及び１３に記載の発明によれ
ば、未燃炭化水素が内燃機関から排出されるのを阻止す
ることができる。
【０１３０】請求項１４に記載の発明によれば、外部か
ら燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特別に設ける
必要性を回避することができる。
【０１３１】請求項１５及び１６に記載の発明によれ
ば、排気ガス再循環率が、煤の発生量がピークになる排
気ガス再循環率に設定されるのを回避することができ
る。
【０１３２】請求項１７に記載の発明によれば、運転領
域に応じて適切な燃焼を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施形態の圧縮着火式内燃機関の全体図
である。
【図２】スモークおよびＮＯｘの発生量等を示す図であ
る。
【図３】燃焼圧を示す図である。
【図４】燃料分子を示す図である。
【図５】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図
である。
【図６】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
【図７】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。
【図８】空燃比センサの出力を示す図である。
【図９】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１０】第１の運転領域Ｉにおける空燃比等を示す図
である。
【図１１】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
【図１２】第２の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
【図１３】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
【図１４】燃料噴射量のマップを示す図である。
【図１５】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
【図１６】第一の実施形態のスロットル弁位置学習方法
を示したフローチャートである。
【図１７】第一の実施形態のスロットル弁位置学習方法
を示したフローチャートである。
【図１８】第二の実施形態の圧縮着火式内燃機関の全体
図である。
【図１９】第一の実施形態のスロットル弁位置学習方法
を示したフローチャートである。
【図２０】第一の実施形態のスロットル弁位置学習方法
を示したフローチャートである。
【符号の説明】
５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 ２０…電子制御スロットル弁 ２９…ＥＧＲ通路 ３１…ＥＧＲ制御弁 ６０…スロットル弁位置検出用センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｅ Ｒ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｂ 41/06 ３６０ 41/06 ３６０ ３６５ ３６５ 41/08 ３６０ 41/08 ３６０ ３６５ ３６５ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｋ ３０１Ｌ ３０１Ｎ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｆ ３１２ ３１２Ｂ ３４０ ３４０Ｄ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｇ ５７０ ５７０Ｄ ５７０Ｅ ５８０ ５８０Ｆ (72)発明者 安部 司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 伊藤 丈和 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (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) 特開 平３−206338（ＪＰ，Ａ) 特開2000−110634（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−224422（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−307278（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−370345（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−108924（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−319877（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 395

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
    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、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
    大していくと前記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であって、吸入空気量
    を制御するための電子制御スロットル弁を具備し、機関
    停止時に前記スロットル弁を全閉せしめ、次いで、前記
    スロットル弁が全閉されている時であってクランキング
    に伴う吸気管負圧が発生する前にスロットル弁全閉位置
    を学習するようにした内燃機関。
  2. 【請求項２】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
    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、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
    大していくと前記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であって、吸入空気量
    を制御するための電子制御スロットル弁と、前記スロッ
    トル弁をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通
    路を流れるバイパス吸入空気量を制御するためのバイパ
    ス吸入空気制御弁とを具備し、機関始動時に、前記バイ
    パス吸入空気制御弁を開弁すると共に前記スロットル弁
    を全閉せしめてスロットル弁全閉位置を学習するように
    した内燃機関。
  3. 【請求項３】 機関停止期間中に前記スロットル弁が開
    弁されている請求項２に記載の内燃機関。
  4. 【請求項４】 前記燃焼室から排出された排気ガスを機
    関吸気通路内に再循環させる排気ガス再循環装置を具備
    し、前記不活性ガスが前記機関吸気通路内に再循環され
    た再循環排気ガスからなり、前記排気ガス再循環装置が
    再循環排気ガスの量を制御するための再循環排気ガス制
    御弁を具備し、機関始動時に前記再循環排気ガス制御弁
    が全開せしめられる請求項２に記載の内燃機関。
  5. 【請求項５】 前記再循環排気ガス制御弁の弁体が閉弁
    側に突き当てられている時に再循環排気ガス制御弁全閉
    位置を学習するようにした請求項２に記載の内燃機関。
  6. 【請求項６】 前記燃焼室内に再循環排気ガスが供給さ
    れない冷間始動時に再循環排気ガス制御弁全閉位置を学
    習するようにした請求項５に記載の内燃機関。
  7. 【請求項７】 前記スロットル弁全閉位置の学習が完了
    するまでクランキングの開始を遅延せしめるようにした
    請求項１又は２に記載の内燃機関。
  8. 【請求項８】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
    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、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
    大していくと前記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であって、吸入空気量
    を制御するための電子制御スロットル弁と、前記スロッ
    トル弁をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通
    路を流れるバイパス吸入空気量を制御するためのバイパ
    ス吸入空気制御弁とを具備し、機関アイドル運転時に、
    前記バイパス吸入空気制御弁を開弁すると共に前記スロ
    ットル弁を全閉せしめてスロットル弁全閉位置を学習す
    るようにした内燃機関。
  9. 【請求項９】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
    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、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
    大していくと前記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であって、吸入空気量
    を制御するための電子制御スロットル弁と、前記スロッ
    トル弁が全閉位置以外の予め定められた位置である信号
    発生位置に位置した時に信号を発生する信号発生手段と
    を具備し、前記信号発生手段からの信号を受信した時に
    スロットル弁信号発生位置を学習するようにした内燃機
    関。
  10. 【請求項１０】 スロットル弁信号発生位置の学習は、
    前記信号発生手段からの信号を受信する毎に行われる請
    求項９に記載の内燃機関。
  11. 【請求項１１】 スロットル弁信号発生位置の学習が行
    われた後予め定められた時間が経過するまでの間、スロ
    ットル弁信号発生位置の学習の実行を禁止するようにし
    た請求項９に記載の内燃機関。
  12. 【請求項１２】 前記燃焼室から排出された未燃炭化水
    素を酸化するために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、２、８及び９のいずれか一項
    に記載の内燃機関。
  13. 【請求項１３】 前記触媒が酸化触媒、三元触媒又はＮ
    Ｏｘ吸収剤の少なくとも一つからなる請求項１２に記載
    の内燃機関。
  14. 【請求項１４】 前記燃焼室から排出された排気ガスを
    機関吸気通路内に再循環させる排気ガス再循環装置を具
    備し、前記不活性ガスが前記機関吸気通路内に再循環さ
    れた再循環排気ガスからなる請求項１、２、８及び９の
    いずれか一項に記載の内燃機関。
  15. 【請求項１５】 煤の発生量がピークとなる再循環排気
    ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される再循環排気ガ
    スの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再循環排気ガスの量よりも前記
    燃焼室内に供給される再循環排気ガスの量が少ない第２
    の燃焼とを選択的に切り換える切換手段を具備し、前記
    第１の燃焼から前記第２の燃焼に又は前記第２の燃焼か
    ら前記第１の燃焼に切り換えられるときに排気ガス再循
    環率をステップ状に変化させるようにした請求項１４に
    記載の内燃機関。
  16. 【請求項１６】 前記第１の燃焼が行われているときの
    排気ガス再循環率がほぼ５５パーセント以上であり、前
    記第２の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率が
    ほぼ５０パーセント以下である請求項１５に記載の内燃
    機関。
  17. 【請求項１７】 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の運転領域とに分割し、前記第
    １の運転領域では前記第１の燃焼を行い、前記第２の運
    転領域では前記第２の燃焼を行うようにした請求項１５
    に記載の内燃機関。
JP29218698A 1998-07-15 1998-10-14 内燃機関 Expired - Fee Related JP3341686B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29218698A JP3341686B2 (ja) 1998-10-14 1998-10-14 内燃機関
US09/348,282 US6209515B1 (en) 1998-07-15 1999-07-07 Internal combustion engine, controller and method
EP99113774A EP0972925B1 (en) 1998-07-15 1999-07-14 Internal combustion engine
DE69928178T DE69928178T2 (de) 1998-07-15 1999-07-14 Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29218698A JP3341686B2 (ja) 1998-10-14 1998-10-14 内燃機関

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000120450A JP2000120450A (ja) 2000-04-25
JP3341686B2 true JP3341686B2 (ja) 2002-11-05

Family

ID=17778677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29218698A Expired - Fee Related JP3341686B2 (ja) 1998-07-15 1998-10-14 内燃機関

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3341686B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4225313B2 (ja) * 2005-12-09 2009-02-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
JP4858077B2 (ja) * 2006-10-23 2012-01-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のｅｇｒ制御システム
JP4478186B2 (ja) 2008-04-18 2010-06-09 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000120450A (ja) 2000-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3552645B2 (ja) 内燃機関
JP3555559B2 (ja) 内燃機関
JP3356075B2 (ja) 内燃機関
JP3061038B2 (ja) 内燃機関
JP3341686B2 (ja) 内燃機関
JP3551794B2 (ja) 内燃機関
JP3331974B2 (ja) 内燃機関
JP2000179411A (ja) 排気ガス再循環量制御弁
JP3156674B2 (ja) 内燃機関
JP3344334B2 (ja) 内燃機関
JP3331981B2 (ja) 内燃機関
JP3409717B2 (ja) 内燃機関
JP3092597B2 (ja) 内燃機関
JP3331984B2 (ja) 内燃機関
JP3341683B2 (ja) 内燃機関
JP3341685B2 (ja) 内燃機関の気筒間吸気量ばらつき検出装置
JP3331986B2 (ja) 多気筒内燃機関
JP2000145512A (ja) 内燃機関
JP3551799B2 (ja) 内燃機関
JP3551793B2 (ja) 内燃機関
JP3331980B2 (ja) 内燃機関
JP3424563B2 (ja) 内燃機関
JP3577968B2 (ja) 内燃機関
JP3061035B2 (ja) 内燃機関
JP2000008835A (ja) 内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070823

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080823

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080823

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090823

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100823

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100823

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110823

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees