專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)代表的壓縮自燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。具體地，本發(fā)明涉及用于改進(jìn)燃燒室中的燃燒形式的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在執(zhí)行稀燃的發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，柴油發(fā)動(dòng)機(jī))中，具有高空燃比的混合氣(稀大氣) 的工作范圍占整個(gè)工作范圍的大部分，導(dǎo)致與相對(duì)大量氧化氮(下文中稱為NOx)的排放有關(guān)的顧慮。為了解決該問題，用于存儲(chǔ)(吸收)排氣中包含的NOx的NOx存儲(chǔ)催化劑安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路中。NOx被存儲(chǔ)在該NOx存儲(chǔ)催化劑中以凈化排氣。一種用于抑制由于燃燒室中的燃燒生成的NOx的量的公知構(gòu)造是排氣再循環(huán) (EGR)裝置，其使排氣的一部分在進(jìn)氣通路中進(jìn)行再循環(huán)(例如，參見下面的PTL 1和PTL 2)。上述EGR裝置設(shè)置有EGR通路和設(shè)置在EGR通路中的EGR閥，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通路和進(jìn)氣通路通過所述EGR通路彼此連通。通過調(diào)節(jié)EGR閥的開度，從排氣通路經(jīng)由EGR通路到進(jìn)氣通路再循環(huán)的排氣的量(EGR量)被調(diào)節(jié)，以將進(jìn)氣中的EGR比率設(shè)定為已提前設(shè)定的目標(biāo)EGR比率。當(dāng)EGR裝置通過這種方式使排氣的一部分返回到進(jìn)氣通路時(shí)，燃燒室中的燃燒溫度降低從而抑制NOx的生成，結(jié)果是，改善了廢氣排放。另一方面，當(dāng)在上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹(燃燒)沖程中在燃燒室中發(fā)生混合氣的不完全燃燒時(shí)，在排氣中生成煙塵，導(dǎo)致廢氣排放的惡化。為了減少這些煙塵的量，已經(jīng)提出這樣一種技術(shù)作為用于獲得發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的燃料噴射的主噴射被分割成多次分割主噴射。在這種情況下，每次主噴射的噴射量被減少以克服在燃燒場中氧的不足，從而抑制煙塵的生成。[引文列表][專利文獻(xiàn)][PTL 1]JP 2004-3415A[PTL 2]JP 2002-188487A[PTL 3]JP 2001-221092A[PTL 4]JP 2001-193526A[PTL 5]JP 2001-164968A

發(fā)明內(nèi)容
[技術(shù)問題]然而，在其中EGR裝置使相對(duì)大量的排氣返回到進(jìn)氣通路以確實(shí)抑制NOx的生成量的構(gòu)造的情況下(例如，在EGR比率為30%的構(gòu)造的情況下)，大幅度降低了進(jìn)氣中的氧的量。因此，如果主噴射被執(zhí)行以便在避免不完全燃燒的同時(shí)不會(huì)生成煙塵，則可能不得不顯著降低每次主噴射所噴射出的燃料的量。結(jié)果，不能夠確保足以獲得駕駛員所請(qǐng)求的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩(下文中稱為要求扭矩)的燃料，使得發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不足，并且因此可能使駕駛性能
T^ ο而且，公知的是，上述主噴射的噴射正時(shí)被延遲以減少NOx的生成量，但是在這種情況下延遲主噴射的噴射正時(shí)也損害了燃燒效率，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩被暫時(shí)降低的無扭矩期間，并因此導(dǎo)致駕駛性能惡化。如上所述，利用燃燒室中的常規(guī)燃燒形式難以同時(shí)抑制NOx的生成量，抑制煙塵的生成量，并且確保要求扭矩。專利文獻(xiàn)1公開了使NOx的生成量和煙塵的生成量二者能夠基本為“0”的EGR比率(具體地，55%的EGR比率)。然而，顯然的是，這種控制技術(shù)極有可能由于過度增大的 EGR比率而導(dǎo)致失火并且難以獲得上述要求扭矩。例如，在發(fā)生控制的變化并且EGR比率下降到甚至在上述值(55%的EGR比率)的稍下方的情況下，生成大量的煙塵。另一方面，在 EGR比率甚至稍超過上述值的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)失速，因此這種控制技術(shù)缺乏可靠性并且為不具有實(shí)用性的技術(shù)。專利文獻(xiàn)2公開了，在NOx催化劑再生操作中，當(dāng)在燃燒室中執(zhí)行預(yù)混燃燒時(shí)將空氣過剩率設(shè)定得低，而當(dāng)執(zhí)行擴(kuò)散燃燒時(shí)將空氣過剩率設(shè)定得高，以便在抑制煙塵的生成量的同時(shí)提高NOx凈化率。然而，專利文獻(xiàn)2中公開的技術(shù)是用于提高在NOx催化劑的再生操作中的NOx凈化率而不能夠抑制與燃燒室中的燃燒相關(guān)聯(lián)的NOx的生成量。也就是說， 在專利文獻(xiàn)2中，同樣難以同時(shí)抑制NOx的生成量，抑制煙塵的生成量，并且確保要求扭矩。專利文獻(xiàn)3公開了通過引燃噴射執(zhí)行預(yù)混燃燒、隨后通過主噴射執(zhí)行擴(kuò)散燃燒來獲得NOx減少的效果。然而，當(dāng)考慮到短句“增大的引燃噴射量增加了在主噴射中燃料燃燒時(shí)生成的已燃?xì)怏w的量”時(shí)，顯然，在主噴射開始時(shí)，氣缸內(nèi)的溫度充分上升(上升至燃料的自燃溫度或更高)，并且在通過主噴射進(jìn)行的擴(kuò)散燃燒時(shí)氣缸內(nèi)的發(fā)熱率迅速增大，因此不能充分獲得NOx減少的效果。也就是說，在專利文獻(xiàn)3中，NOx減少的效果是受限的，難以同時(shí)大幅度地抑制NOx的生成量，抑制煙塵的生成量，并且確保要求扭矩。專利文獻(xiàn)4公開了通過增壓來增加進(jìn)氣量并且通過在壓縮沖程中的副噴射來增強(qiáng)可燃性以實(shí)現(xiàn)煙塵生成量的減少。然而，如在專利文獻(xiàn)3中，在通過主噴射進(jìn)行的擴(kuò)散燃燒時(shí)，通過副噴射產(chǎn)生的預(yù)混燃燒使氣缸內(nèi)的溫度充分上升，因此發(fā)熱率迅速增大，不能夠充分獲得NOx減少的效果。也就是說，在專利文獻(xiàn)4中，同樣難以同時(shí)大幅度地抑制NOx的生成量，抑制煙塵的生成量，并且確保要求扭矩。專利文獻(xiàn)5公開了 MK(調(diào)制動(dòng)能(Modulated kinetic))燃燒，其中通過利用大量的EGR和大的渦流執(zhí)行低溫預(yù)混燃燒來降低燃燒溫度，從而使能同時(shí)抑制NOx的生成量和煙塵的生成量。然而，在這種MK燃燒中，通過低溫預(yù)混燃燒來執(zhí)行在每個(gè)氣缸內(nèi)的單獨(dú)的燃燒過程，難以控制在空氣和燃料的預(yù)混之后的混合氣的點(diǎn)火正時(shí)，或者換句話說，難以控制氣缸內(nèi)的燃燒起始正時(shí)，并且難以控制與燃燒相關(guān)的發(fā)熱率達(dá)到其峰值(最大值)時(shí)的正時(shí)。結(jié)果，可能發(fā)生的是，燃燒起始正時(shí)和發(fā)熱率峰值正時(shí)朝向延遲側(cè)角度大幅度地偏移，在這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩大幅度降低，并且不能確保要求扭矩?？紤]到上述問題實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述控制裝置使得可以同時(shí)抑制NOx的生成量，抑制煙塵的生成量，并且確保要求扭矩。
[用于解決問題的方法]-解決方案的原理-本發(fā)明所提供的用于實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的解決方案的原理以逐步方式或局部同時(shí)地執(zhí)行作為燃燒室中的燃燒形式的三種不同的燃燒形式。首先，在低溫時(shí)執(zhí)行初期燃燒以便在抑制NOx生成的同時(shí)使氣缸內(nèi)的溫度上升。執(zhí)行該初期燃燒(低溫燃燒)使得預(yù)混燃燒作為氣缸內(nèi)的后續(xù)燃燒被執(zhí)行而不達(dá)到擴(kuò)散燃燒。通過這種預(yù)混燃燒來抑制煙塵的生成。 在執(zhí)行用于預(yù)混燃燒的燃料噴射之后，通過將燃料噴射到其溫度已由于預(yù)混燃燒而上升的氣缸內(nèi)來執(zhí)行擴(kuò)散燃燒。通過適當(dāng)?shù)毓芾碛糜趫?zhí)行這種擴(kuò)散燃燒的燃料噴射正時(shí)，實(shí)現(xiàn)了能夠有效地生成內(nèi)燃機(jī)的扭矩的燃燒形式。也就是說，通過用于擴(kuò)散燃燒的燃料噴射正時(shí)來管理在這一連串燃燒形式中發(fā)熱率達(dá)到其最大值時(shí)的正時(shí)。注意的是，在用于擴(kuò)散燃燒的燃料噴射開始時(shí)的吸熱反應(yīng)防止在預(yù)混燃燒期間內(nèi)發(fā)熱率過度增大，從而抑制預(yù)混燃燒中NOx的生成和燃燒噪聲的增大。-解決方法-具體地，本發(fā)明的前提是一種壓縮自燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述壓縮自燃式內(nèi)燃機(jī)設(shè)置有排氣再循環(huán)裝置，所述排氣再循環(huán)裝置使由排氣系統(tǒng)排出的排氣的一部分在進(jìn)氣系統(tǒng)中進(jìn)行再循環(huán)并且在內(nèi)燃機(jī)的燃燒過程中執(zhí)行主噴射，所述主噴射為通過燃料噴射閥進(jìn)行的用于產(chǎn)生扭矩的燃料噴射。所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置設(shè)置有燃料噴射控制器件，所述燃料噴射控制器件將“初期燃燒用燃料噴射期間”、“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”和“過渡燃燒用燃料噴射期間”設(shè)定為主噴射的噴射期間。所述“初期燃燒用燃料噴射期間”為用于初期低溫燃燒的燃料噴射期間，其中，燃料在氣缸內(nèi)順次燃燒，同時(shí)執(zhí)行降低在所述氣缸內(nèi)的氧和燃料噴霧之間的會(huì)遇率的會(huì)遇率降低操作。所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”為這樣的燃料噴射期間其用于當(dāng)所述氣缸內(nèi)的溫度為引起擴(kuò)散燃燒的預(yù)定的擴(kuò)散燃燒起始溫度或大于所述預(yù)定的擴(kuò)散燃燒起始溫度時(shí)，通過朝向能夠使用燃燒溫度抑制效果的區(qū)域執(zhí)行燃料噴射來執(zhí)行所述擴(kuò)散燃燒，其中所述燃燒溫度抑制效果是通過由所述排氣再循環(huán)裝置進(jìn)行再循環(huán)的排氣實(shí)現(xiàn)的。所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”為設(shè)定在所述“初期燃燒用燃料噴射期間”和所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”之間的燃料噴射期間，并且，隨著當(dāng)在所述初期低溫燃燒已經(jīng)開始之后所述氣缸內(nèi)的所述溫度低于所述擴(kuò)散燃燒起始溫度時(shí)噴射出的燃料經(jīng)歷由于在隨后的“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的吸熱反應(yīng)引起的噴霧冷卻，所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”用于執(zhí)行使所述初期低溫燃燒和所述擴(kuò)散燃燒接續(xù)的由預(yù)混燃燒構(gòu)成的過渡燃燒。燃料噴射控制器件還被配置為將在所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的貫穿力設(shè)定為大于在所述“用于初期燃燒的燃料噴射期間”和所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的貫穿力。這里，術(shù)語“在氣缸內(nèi)的氧和燃料噴霧之間的會(huì)遇率”是指在氣缸內(nèi)的氧分子和燃料粒子“相遇(經(jīng)歷化學(xué)反應(yīng))，，的概率(頻率)。會(huì)遇率越高，化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行度越高，并且隨著發(fā)熱率增大，氣缸內(nèi)的溫度上升。也就是說，即使在氣缸的某部分(例如，在燃燒室的中央部分的狹窄區(qū)域)內(nèi)氧分子的量小或燃料粒子的量大的情況下，執(zhí)行如上所述的降低會(huì)遇率的操作也會(huì)使得化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行度保持為低，從而使能在氣缸內(nèi)在低溫(例如， 約800K)下執(zhí)行順次燃燒。例如，通過限制在氣缸內(nèi)每單位容積氧分子和燃料粒子碰撞的次數(shù)或者抑制氧分子的動(dòng)量，能夠完成初期低溫燃燒。根據(jù)上述具體配置，首先，執(zhí)行作為在所述“初期燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的燃燒的初期低溫燃燒，同時(shí)在氣缸內(nèi)的氧和燃料噴霧之間的會(huì)遇率低，因此作為每單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量的發(fā)熱率相對(duì)小，并且抑制了 NOx的生成量。也就是說，在初期低溫燃燒中，氣缸內(nèi)的溫度上升，同時(shí)抑制了 NOx的生成量(溫度在不超過上述擴(kuò)散燃燒起始溫度的范圍內(nèi)上升)。而且，即使當(dāng)在該“初期燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的噴射區(qū)域的空燃比濃時(shí)，燃燒也如上所述的為低溫燃燒，因此噴射區(qū)域不會(huì)達(dá)到煙塵生成溫度，并且還抑制了煙塵生成。該初期低溫燃燒可以為擴(kuò)散燃燒或預(yù)混燃燒。隨后，在用于連接初期低溫燃燒和擴(kuò)散燃燒的過渡燃燒(在上述“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的燃燒)中，實(shí)施預(yù)混燃燒，所述預(yù)混燃燒利用在其溫度已因初期低溫燃燒上升的氣缸內(nèi)可用的熱量。也就是說，燃燒開始于獲得能夠?qū)τ跉飧椎漠?dāng)前溫度執(zhí)行燃燒的空氣過剩率的區(qū)域(例如，空氣過剩率為“1”)。換句話說，當(dāng)混合氣的空燃比達(dá)到能夠在存在混合氣的區(qū)域的溫度下實(shí)施點(diǎn)火的空燃比時(shí)，燃燒開始。在這種情況下，在燃燒場中不存在氧的不足，因此抑制了煙塵的生成。當(dāng)氣缸內(nèi)的溫度由于上述過渡燃燒而為上述擴(kuò)散燃燒起始溫度或高于所述擴(kuò)散燃燒起始溫度時(shí)，在“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間，，內(nèi)的燃料噴射開始，并且這樣噴射出的燃料的燃燒形式為燃燒緊接在噴射之后開始的擴(kuò)散燃燒。由于在“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間” 內(nèi)的燃料噴射，抑制了在過渡燃燒中發(fā)熱率的過度增大。也就是說，氣缸內(nèi)的溫度由于與在 “擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射相關(guān)聯(lián)的氣缸內(nèi)的吸熱反應(yīng)而下降，因此緩和了在過渡燃燒中發(fā)熱率的變化，而不會(huì)導(dǎo)致在該過渡燃燒中燃燒噪聲的增大和NOx的生成。而且，由于例如在“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射量被設(shè)定得高(燃料噴射量被設(shè)定為比在所述“初期燃燒用燃料噴射期間，，或所述“過渡燃燒用燃料噴射期間，， 內(nèi)的燃料噴射量大)，因而燃料的貫穿力高。因此，通過噴射出的燃料進(jìn)行的這種擴(kuò)散燃燒在燃燒室中相對(duì)大的區(qū)域(燃燒室的周邊上的區(qū)域)中執(zhí)行并且在能夠充分地使用通過排氣再循環(huán)裝置進(jìn)行再循環(huán)的排氣的效果的區(qū)域中執(zhí)行。因此，在這種擴(kuò)散燃燒中的燃燒溫度被抑制得相對(duì)低，并且在這種擴(kuò)散燃燒中NOx的生成量減少。因此，根據(jù)這種解決方法，通過經(jīng)由上述過渡燃燒連接在常規(guī)的壓縮自燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒過程中不存在的初期低溫燃燒(通過在相對(duì)低溫的環(huán)境下噴射燃料而實(shí)施的燃燒)和擴(kuò)散燃燒(通過在相對(duì)高溫的環(huán)境下噴射燃料而實(shí)施的燃燒)，這種初期低溫燃燒和擴(kuò)散燃燒可在同一燃燒過程中共存，而在它們之間不存在無扭矩期間。因此，如上所述，能夠減少NOx的生成量和煙塵的生成量，并且能夠通過將燃料噴射到其溫度已因過渡燃燒上升的氣缸中來實(shí)施上述擴(kuò)散燃燒。因此，可以通過控制“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”來控制這種擴(kuò)散燃燒的起始正時(shí)并且控制在一連串燃燒(從初期低溫燃燒到擴(kuò)散燃燒的燃燒)中發(fā)熱率達(dá)到其最大值(燃燒重心)時(shí)的正時(shí)。因此，可以防止發(fā)熱率達(dá)到其最大值時(shí)的正時(shí)朝向延遲側(cè)角度大幅度偏移并且確保內(nèi)燃機(jī)的要求扭矩。通過在“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的吸熱反應(yīng)對(duì)在“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料執(zhí)行噴霧冷卻的技術(shù)的示例如下。也就是說，上述燃料噴射控制器件被配置為使“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”的起始正時(shí)與在“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的燃燒起始正時(shí)基本同步，并且使“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”的結(jié)束正時(shí)與在“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的燃燒的發(fā)熱率達(dá)到其最大值時(shí)的正時(shí)基本同步。具體地，在各個(gè)燃料噴射期間內(nèi)存在由上述燃料噴射控制器件執(zhí)行的如下兩種類型的燃料噴射形式。首先，第一種類型為關(guān)于在“初期燃燒用燃料噴射期間”、“過渡燃燒用燃料噴射期間，，和“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間，，內(nèi)的燃料噴射，燃料噴射控制器件被配置為在“初期燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射終止之后暫停燃料噴射，然后開始在“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射，在此“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射終止之后暫停燃料噴射，然后開始在“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射。第二種類型為關(guān)于在“初期燃燒用燃料噴射期間”、“過渡燃燒用燃料噴射期間” 和“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射，燃料噴射控制器件被配置為通過不停止地連續(xù)燃料噴射來執(zhí)行在所述“初期燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射和在所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射，并且另一方面，在所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射終止之后暫停燃料噴射，然后開始在所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射。根據(jù)前一燃料噴射形式，可以為初期低溫燃燒、過渡燃燒和擴(kuò)散燃燒中的每一種單獨(dú)設(shè)定燃料噴射量和燃料噴射正時(shí)。因此，可以容易地規(guī)定燃料噴射形式以適當(dāng)?shù)乜刂圃诟鞣N燃燒中的發(fā)熱率和氣缸內(nèi)溫度上升的程度，并且可以精確地管理在每種燃燒中氣缸內(nèi)的溫度。另一方面，根據(jù)后一燃料噴射形式，可以將燃料噴射閥的打開或關(guān)閉操作的間隔設(shè)定得相對(duì)長，從而即使使用具有相對(duì)低的打開或關(guān)閉速度(低響應(yīng)性)的燃料噴射閥也能夠?qū)崿F(xiàn)上述三種燃燒形式并且能夠使得燃料噴射系統(tǒng)的成本低。而且，能夠減少燃料噴射閥的噴射次數(shù)，因此可以減少在同一區(qū)域(例如，燃料噴射閥的噴嘴附近的區(qū)域)中流動(dòng)的噴射出的燃料量，并且，即使在“初期燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射量相對(duì)大，也可以抑制與隨后的燃料噴射相關(guān)聯(lián)的該區(qū)域中的煙塵生成。具體地，選自通過所述排氣再循環(huán)裝置進(jìn)行的排氣再循環(huán)操作、在所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣節(jié)流操作、用于延遲通過所述燃料噴射閥進(jìn)行的燃料噴射的正時(shí)的操作和用于降低所述氣缸內(nèi)的所述溫度的操作中的至少一項(xiàng)操被作為上述會(huì)遇率降低操作來執(zhí)行。通過這些操作，降低了進(jìn)氣中的氧濃度，減少了進(jìn)氣量，并且降低了氣缸內(nèi)的氧分子和燃料粒子的動(dòng)能，從而有效地降低了上述會(huì)遇率并且使能易于實(shí)現(xiàn)上述初期低溫燃
；Bs Jvn。各個(gè)燃料噴射期間的具體示例如下。首先，氣缸內(nèi)的溫度在從750K至小于900K 的范圍內(nèi)的期間被設(shè)定為“初期燃燒用燃料噴射期間”。在初期低溫燃燒已經(jīng)開始之后氣缸內(nèi)的溫度在從800K至小于900K的范圍內(nèi)的期間被設(shè)定為“過渡燃燒用燃料噴射期間”。在過渡燃燒已經(jīng)開始之后氣缸內(nèi)的溫度達(dá)到900K之后的期間被設(shè)定為“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”。通常，當(dāng)氣缸內(nèi)的溫度超過900K時(shí)，即使在空氣過剩率相對(duì)小的區(qū)域中也會(huì)發(fā)生自燃，從而引起燃燒緊接在燃料噴射之后開始的擴(kuò)散燃燒。因此，對(duì)于用于上述初期低溫燃燒的“初期燃燒用燃料噴射期間”和用于上述過渡燃燒的“過渡燃燒用燃料噴射期間”，氣缸內(nèi)的溫度被設(shè)定在小于900K的范圍內(nèi)。當(dāng)氣缸內(nèi)的溫度小于750K時(shí)，即使當(dāng)氣缸內(nèi)的空氣過剩率為“1”時(shí)，混合氣也不太可能經(jīng)歷自燃，因此，對(duì)于用于初期低溫燃燒的“初期燃燒用燃料噴射期間”，氣缸內(nèi)的溫度被設(shè)定在750K或更大的范圍內(nèi)。因此，可以執(zhí)行設(shè)定各個(gè)燃料噴射期間的過程。如果能夠改善通過燃料噴射閥噴射出的噴霧，則可進(jìn)一步減小空氣過剩率。因此， 甚至在抑制煙塵生成的同時(shí)，也可以設(shè)定對(duì)于在上述“初期燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)氣缸內(nèi)的溫度的上限而言高的值(例如，950K或1000K)。也就是說，可以根據(jù)氣缸內(nèi)的噴霧的狀態(tài)來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定在“初期燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)氣缸內(nèi)的溫度的上限。當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)在低負(fù)荷和中負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行在上述“初期燃燒用燃料噴射期間”、“過渡燃燒用燃料噴射期間”和“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射，并且，所述 “過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射量相對(duì)于總噴射量的比例被設(shè)定為使得在從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)到中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷越大所述比例越大，其中所述總噴射量為在各個(gè)噴射期間內(nèi)噴射出的燃料的量的總和。因此，能夠?qū)⒃趪娚涑龅娜剂系目偭肯鄬?duì)增加的中負(fù)荷區(qū)域內(nèi)的發(fā)熱率的峰值保持為低，因此不會(huì)發(fā)生與上述擴(kuò)散燃燒相關(guān)聯(lián)的NOx的生成量的增加或燃燒噪聲的增大。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在低負(fù)荷和中負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行在上述“初期燃燒用燃料噴射期間”、 “過渡燃燒用燃料噴射期間”和“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射，并且當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行初期擴(kuò)散燃燒，其中在所述氣缸內(nèi)的燃燒已經(jīng)開始之后的較早期間的預(yù)定期間內(nèi)的平均發(fā)熱率與執(zhí)行上述初期低溫燃燒的期間內(nèi)的平均發(fā)熱率基本相同。在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行的上述初期低溫燃燒之后執(zhí)行的擴(kuò)散燃燒中， 不能充分地獲得當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)適當(dāng)?shù)呐ぞ?。因此，在高?fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在燃燒過程中的區(qū)域整體經(jīng)歷擴(kuò)散燃燒而提高了燃燒率，并且在作為該擴(kuò)散燃燒的初期階段的初期擴(kuò)散燃燒中(例如，在從燃燒開始起的10°c A的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi))，在該期間內(nèi)的平均發(fā)熱率被配置為與執(zhí)行上述初期低溫燃燒的期間內(nèi)的平均發(fā)熱率基本相同，從而能夠抑制NOx的生成量。也就是說，在該初期擴(kuò)散燃燒中，通過執(zhí)行偽低溫燃燒來抑制NOx的生成量，從而使能在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在改善廢氣排放的同時(shí)獲得要求扭矩。[本發(fā)明的效果]在本發(fā)明中，在常規(guī)壓縮自燃式內(nèi)燃機(jī)的同一燃燒過程中不會(huì)存在的初期低溫燃燒和擴(kuò)散燃燒之間引入由預(yù)混燃燒構(gòu)成的過渡燃燒使得所述初期低溫燃燒和擴(kuò)散燃燒這二者能夠共存。因此，可以同時(shí)抑制NOx的生成量，抑制煙塵的生成量，并且確保要求扭矩， 從而使能改善廢氣排放并且提高駕駛性能。


[圖1]圖1為根據(jù)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的示意性構(gòu)造圖。[圖 2]圖2為示出柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室和在燃燒室附近的部件的截面圖。[圖3]圖3為示出控制系統(tǒng)(例如，E⑶)的構(gòu)造的框圖。[圖4]圖4圖示了顯示當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的發(fā)熱率的變化和燃料噴射模式的圖表。[圖 5]圖5圖示了顯示當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在中負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的發(fā)熱率的變化和燃料噴射模式的圖表。[圖6]圖6圖示了顯示當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的發(fā)熱率的變化和燃料噴射模式的圖表。[圖 7]圖7圖示了顯示當(dāng)執(zhí)行各分割主噴射時(shí)燃燒場的氣體溫度和當(dāng)量比的變化的Φ T表。[圖 8]圖8為示出顯示在各種燃燒形式中燃燒室中的燃燒場的活塞的上部的截面圖。[圖 9]圖9圖示了顯示在變型例中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的發(fā)熱率的變化和燃料噴射模式的圖表。[圖 10]圖10圖示了顯示在變型例中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在中負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的發(fā)熱率的變化和燃料噴射模式的圖表。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。在本實(shí)施例中，將對(duì)本發(fā)明應(yīng)用于安裝在汽車中的共軌式缸內(nèi)直接噴射型多氣缸(例如，直列四氣缸)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(壓縮自燃式內(nèi)燃機(jī))的情況進(jìn)行描述。-發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造-首先，將對(duì)根據(jù)本實(shí)施例的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(下文被簡稱為發(fā)動(dòng)機(jī))的整體構(gòu)造進(jìn)行說明。圖1為根據(jù)本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)1和發(fā)動(dòng)機(jī)1的控制系統(tǒng)的示意性構(gòu)造圖。圖2為示出柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室3和在燃燒室3附近的部件的截面圖。如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)1被配置為具有作為其主要部分的燃料供給系統(tǒng)2、燃燒室3、進(jìn)氣系統(tǒng)6、排氣系統(tǒng)7等的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。燃料供給系統(tǒng)2設(shè)置有供給泵21、共軌22、噴射器(燃料噴射閥)23、截流閥24、 燃料添加閥26、發(fā)動(dòng)機(jī)燃料通路27、添加燃料通路觀等。供給泵21從燃料罐中吸取燃料，并且在使吸取出的燃料處于高壓下之后，經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)燃料通路27將所述燃料供給到共軌22。共軌22具有作為將從供給泵21供給的高壓燃料保持(儲(chǔ)壓)在特定壓力下的儲(chǔ)壓室的功能，并且該經(jīng)儲(chǔ)壓的燃料被分配給各個(gè)噴射器23。噴射器23通過內(nèi)部設(shè)置有壓電元件(piezo element)的壓電噴射器構(gòu)造而成，并且通過適當(dāng)?shù)卮蜷_閥將燃料噴射到燃燒室3中來供給燃料。對(duì)噴射器23的燃料噴射控制的細(xì)節(jié)將在稍后進(jìn)行描述。而且，供給泵21經(jīng)由添加燃料通路觀將自燃料罐吸取的燃料的一部分供給到燃料添加閥26。在添加燃料通路28中，設(shè)置有截流閥24，以便通過在緊急時(shí)截?cái)嗵砑尤剂贤酚^來停止燃料添加。燃料添加閥沈由電子控制式開/關(guān)閥構(gòu)造而成，所述電子控制式開/關(guān)閥的開閥期間利用稍后將進(jìn)行說明的ECU 100的添加控制操作來控制，使得添加到排氣系統(tǒng)7的燃料的量變?yōu)槟繕?biāo)添加量(使得排氣A/F變?yōu)槟繕?biāo)A/F的添加量)，或者使得燃料添加正時(shí)變?yōu)樘囟ㄕ龝r(shí)。換句話說，來自燃料添加閥26的期望燃料量在適當(dāng)?shù)恼龝r(shí)通過噴射被供給到排氣系統(tǒng)7 (從排氣口 71被供給到排氣歧管72)。進(jìn)氣系統(tǒng)6設(shè)置有進(jìn)氣歧管63，進(jìn)氣歧管63與形成在氣缸蓋15中的進(jìn)氣口 1 連接(參見圖幻，并且構(gòu)成進(jìn)氣通路的進(jìn)氣管64與進(jìn)氣歧管63連接。而且，在所述進(jìn)氣通路中，從上游側(cè)按順序布置有空氣濾清器65、空氣流量計(jì)43和節(jié)流閥(進(jìn)氣節(jié)流閥)62。 空氣流量計(jì)43根據(jù)經(jīng)由空氣濾清器65流入進(jìn)氣通路中的空氣的量來輸出電信號(hào)。排氣系統(tǒng)7設(shè)置有與形成在氣缸蓋15中的排氣口 71連接的排氣歧管72，并且構(gòu)成排氣通路的排氣管73和74與排氣歧管72連接。而且，在該排氣通路中，布置有歧管式催化轉(zhuǎn)化器(排氣凈化裝置)77，歧管式催化轉(zhuǎn)化器((maniverter) 77設(shè)置有NOx存儲(chǔ)催化劑(NSR催化劑Ν0χ存儲(chǔ)還原催化劑)75和柴油微粒-NOx還原催化劑(DPNR催化劑)76。 在下文中，將對(duì)這種NSR催化劑75和DPNR催化劑76進(jìn)行描述。NSR催化劑75是存儲(chǔ)還原型NOx催化劑，并且是利用例如氧化鋁(Al2O3)作為載體構(gòu)造而成的，例如，在該載體上承載有諸如鉀(K)、鈉(Na)、鋰(Li)或銫(Cs)的堿金屬， 諸如鋇(Ba)或鈣(Ca)的堿土元素，諸如鑭(La)或釔⑴的稀土元素，以及諸如鉬(Pt)的
貴金屬οNSR催化劑75在排氣中存在大量氧的狀態(tài)下存儲(chǔ)NOx，并且在排氣中的氧濃度低并且存在大量的還原成分(例如，燃料的未燃燒成分(HC))的狀態(tài)下將NOx還原成NO2或 NO并且釋放得到的NO2或NO。已經(jīng)作為NO2或NO被釋放的NOx由于與排氣中的HC或CO 的快速反應(yīng)而被進(jìn)一步還原并且變?yōu)镹2。而且，通過還原NO2或NO，HC和CO本身被氧化從而變?yōu)镠2O和C02。換句話說，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)引入NSR催化劑75的排氣中的氧濃度或HC 成分，可以凈化排氣中的HC、C0和NOx。在本實(shí)施例的構(gòu)造中，能夠利用從上述燃料添加閥 26添加燃料的操作來執(zhí)行對(duì)排氣中的氧濃度或HC成分的調(diào)節(jié)。另一方面，在DPNR催化劑76中，NOx存儲(chǔ)還原催化劑被承載在多孔陶瓷結(jié)構(gòu)上， 例如，排氣中的PM在穿過多孔壁時(shí)被捕獲。當(dāng)排氣中的空燃比稀時(shí)，排氣中的NOx被存儲(chǔ)在NOx存儲(chǔ)還原催化劑中，而當(dāng)空燃比濃時(shí)，所存儲(chǔ)的NOx被還原和釋放。此外，使捕獲到的PM氧化/燃燒的催化劑(例如，其主要成分為例如鉬的貴金屬的氧化催化劑)被承載在 DPNR催化劑76上。此處，將參照?qǐng)D2對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室3以及燃燒室3附近的部件進(jìn)行說明。如圖2所示，在構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的氣缸體11中，在每個(gè)氣缸(四個(gè)氣缸中的每一個(gè))中形成有筒形缸膛12，并且活塞13被容納在每個(gè)缸膛12內(nèi)，使得活塞13能夠沿垂直方向滑動(dòng)。上述燃燒室3形成在活塞13的頂面13a的頂側(cè)。換句話說，燃燒室3由通過密封墊14安裝在氣缸體11的頂部處的氣缸蓋15的底面、缸膛12的內(nèi)壁面以及活塞13的頂面 13a限定。腔室(凹陷部)1 凹進(jìn)地設(shè)置在活塞13的頂面13a的大致中央處，并且該腔室 13b還構(gòu)成了燃燒室3的一部分。
該腔室13b的形狀為使得其中央部分(在氣缸中心線P上)的凹陷尺寸小并且凹陷尺寸朝向外周側(cè)增加。也就是說，如圖2所示，當(dāng)活塞13靠近壓縮上止點(diǎn)時(shí)，由該腔室13b 形成的燃燒室3被配置為使得燃燒室為在中央部分處具有相對(duì)小的容積的狹窄空間，并且所述空間朝向外周側(cè)逐漸地增大(具有擴(kuò)大的空間)。連桿18的小端部18a通過活塞銷13c與活塞13聯(lián)結(jié)，并且連桿18的大端部與作為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸的曲軸聯(lián)結(jié)。因此，活塞13在缸膛12內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由連桿18被傳送至曲軸，并且由于該曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，獲得了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。而且，電熱塞19面向燃燒室3布置。電熱塞19緊接在發(fā)動(dòng)機(jī)1起動(dòng)之前由于電流的流動(dòng)而發(fā)熱，并且用作起動(dòng)輔助裝置，由此由于被吹到電熱塞上的一部分燃料噴霧而促進(jìn)了點(diǎn)火和燃燒。在氣缸蓋15中，形成有將空氣引入燃燒室3中的進(jìn)氣口 1 和將排氣從燃燒室3 中排出的排氣口 71，并且布置有開/閉進(jìn)氣口 15a的進(jìn)氣閥16和開/閉排氣口 71的排氣閥17。進(jìn)氣閥16和排氣閥17面向彼此布置，二者可以在氣缸中心線P的任一側(cè)。也就是說，該發(fā)動(dòng)機(jī)1被配置為橫流式發(fā)動(dòng)機(jī)。而且，將燃料直接噴射到燃燒室3中的噴射器23 被安裝在氣缸蓋15中。噴射器23沿氣缸中心線P以直立定向布置在燃燒室3上方的大約中央處，并且在特定正時(shí)朝向燃燒室3噴射從共軌22引入的燃料。此外，如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)1設(shè)置有渦輪增壓器5。該渦輪增壓器5配備有經(jīng)由渦輪軸51聯(lián)結(jié)的渦輪52和壓縮機(jī)輪53。壓縮機(jī)輪53面向進(jìn)氣管64的內(nèi)部布置，并且渦輪 52面向排氣管73的內(nèi)部布置。因此，渦輪增壓器5利用由渦輪52接收到的排氣流(排氣壓力)來使壓縮機(jī)輪53轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)行增大進(jìn)氣壓力的所謂的增壓操作。在本實(shí)施例中， 渦輪增壓器5是可變噴嘴式渦輪增壓器，其中，可變噴嘴葉片機(jī)構(gòu)(未示出)設(shè)置在渦輪52 側(cè)，并且通過調(diào)節(jié)該可變噴嘴葉片機(jī)構(gòu)的開度，能夠調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)1的增壓壓力。用于對(duì)由于渦輪增壓器5的增壓而被加熱的進(jìn)氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的內(nèi)部冷卻器61 設(shè)置在進(jìn)氣系統(tǒng)6的進(jìn)氣管64中。設(shè)置在內(nèi)部冷卻器61的下游側(cè)處的節(jié)流閥62為開度能夠無級(jí)調(diào)節(jié)的電子控制開/閉閥，并且具有在特定條件下限制進(jìn)氣的流道面積的功能， 從而調(diào)節(jié)(減少)進(jìn)氣的供給量。而且，發(fā)動(dòng)機(jī)1設(shè)置有連接進(jìn)氣系統(tǒng)6和排氣系統(tǒng)7的排氣再循環(huán)通路(EGR通路)8。EGR通路8通過將一部分排氣適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)回到進(jìn)氣系統(tǒng)6并且將上述排氣再供給到燃燒室3來降低燃燒溫度，從而抑制NOx的生成量。而且，設(shè)置在EGR通路8中的有EGR閥 81以及EGR冷卻器82，EGR閥81通過在電控制下被無級(jí)地開/閉能夠自由地調(diào)節(jié)流經(jīng)EGR 通路8的排氣的流量，EGR冷卻器82用于冷卻流經(jīng)(再循環(huán)經(jīng)過)EGR通路8的排氣。EGR 裝置(排氣再循環(huán)裝置)由上述EGR通路8、EGR閥81、EGR冷卻器82等構(gòu)造而成。-傳感器-各種傳感器被安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)1的相應(yīng)部位處，并且這些傳感器輸出與相應(yīng)部位的環(huán)境條件和發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)有關(guān)的信號(hào)。例如，空氣流量計(jì)43根據(jù)在進(jìn)氣系統(tǒng)6內(nèi)的節(jié)流閥62的上游側(cè)處的進(jìn)氣的流量 (進(jìn)氣量)來輸出檢測信號(hào)。進(jìn)氣溫度傳感器49布置在進(jìn)氣歧管63中，并且根據(jù)進(jìn)氣的溫度來輸出檢測信號(hào)。進(jìn)氣壓力傳感器48布置在進(jìn)氣歧管63中，并且根據(jù)進(jìn)氣壓力來輸出檢測信號(hào)。A/F(空燃比)傳感器44輸出根據(jù)排氣系統(tǒng)7的歧管式催化轉(zhuǎn)化器77的下游側(cè)處的排氣中的氧濃度而連續(xù)變化的檢測信號(hào)。排氣溫度傳感器45同樣地根據(jù)排氣系統(tǒng)7的歧管式催化轉(zhuǎn)化器77的下游側(cè)處的排氣的溫度(排氣溫度)來輸出檢測信號(hào)。軌壓傳感器41根據(jù)在共軌22中累積的燃料的壓力來輸出檢測信號(hào)。節(jié)流閥開度傳感器42檢測節(jié)流閥62的開度。-ECU-如圖3 所示，ECU 100 設(shè)置有 CPU 101、ROM 102、RAM 103、后備 RAM 104 等。在 ROM 102中，存儲(chǔ)有各種控制程序、在執(zhí)行這些各種控制程序時(shí)參照的表等。CPU 101基于存儲(chǔ)在ROM 102中的各種控制程序和表來執(zhí)行各種計(jì)算處理。RAM 103為暫時(shí)存儲(chǔ)利用CPU 101 的計(jì)算所得到的數(shù)據(jù)或已經(jīng)從相應(yīng)傳感器輸入的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。例如，后備RAM 104為存儲(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)1停止時(shí)待保存的數(shù)據(jù)等的非易失性存儲(chǔ)器。CPU 101、ROM 102、RAM 103和后備RAM 104經(jīng)由總線107彼此連接，并且經(jīng)由總線107連接到輸入接口 105和輸出接口 106上。輸入接口 105連接到軌壓傳感器41、節(jié)流閥開度傳感器42、空氣流量計(jì)43、A/F傳感器44、排氣溫度傳感器45、進(jìn)氣壓力傳感器48和進(jìn)氣溫度傳感器49上。此外，輸入接口 105連接到水溫傳感器46、加速器開度傳感器47、曲軸位置傳感器40等上，水溫傳感器46 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷卻水溫度來輸出檢測信號(hào)，加速器開度傳感器47根據(jù)加速踏板下壓量來輸出檢測信號(hào)，而曲軸位置傳感器40在每當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1的輸出軸(曲軸)轉(zhuǎn)動(dòng)一特定角度時(shí)輸出檢測信號(hào)(脈沖)。另一方面，輸出接口 106連接到噴射器23、燃料添加閥沈、節(jié)流閥 62、EGR閥81等上。E⑶100基于上述各個(gè)傳感器的輸出來實(shí)施對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)1的各種控制。例如，E⑶ 100根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來控制EGR閥81的開度并且調(diào)節(jié)朝向進(jìn)氣歧管63再循環(huán)的排氣的量(EGR量)。根據(jù)提前存儲(chǔ)在上述ROM 102中的EGR表來設(shè)定該EGR量。具體地， 該EGR表是用于以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷作為參數(shù)確定EGR量(EGR比率)并且用于設(shè)定能夠抑制排放到排氣系統(tǒng)的NOx的量的EGR量。該EGR表是通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或模擬等提前生成的。也就是說，EGR量(EGR閥81的開度)是通過將基于上述曲軸位置傳感器40的檢測值計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和由節(jié)流閥開度傳感器42檢測到的節(jié)流閥62的開度(對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷)應(yīng)用于EGR表而獲得的。此外，ECU 100實(shí)施噴射器23的燃料噴射控制。在本實(shí)施例中，作為該噴射器23 的燃料噴射控制，不執(zhí)行在常規(guī)的普通柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中執(zhí)行的諸如引燃噴射、預(yù)噴射、后噴射以及次后噴射(post injection)的副噴射，而僅執(zhí)行用于獲得發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的主噴射。該主噴射中的總?cè)剂蠂娚淞勘辉O(shè)定為用于獲得根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、加速器操作量、冷卻水溫度和進(jìn)氣溫度)以及環(huán)境條件確定的要求扭矩所必需的燃料噴射量。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(基于由曲軸位置傳感器40檢測到的值所計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù))越大或者加速器操作量(由加速器開度傳感器47檢測到的加速踏板的下壓量)越大 (即，加速器的開度越大)，所得到的發(fā)動(dòng)機(jī)1的扭矩要求值越大。-燃料噴射壓力_實(shí)施上述主燃料噴射時(shí)的燃料噴射壓力是基于共軌22的內(nèi)壓而確定的。關(guān)于共軌的內(nèi)壓，通常，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷越高以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)越大，從共軌22供給到噴射器23的燃料壓力的目標(biāo)值(即，目標(biāo)軌壓)越大。換句話說，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷高時(shí)，大量的空氣被吸入燃燒室3中，使得必須從噴射器23將大量的燃料噴射到燃燒室3中，因此噴射器23的噴射壓力必須為高。同樣，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)高時(shí)，噴射可行的期間短，使得每單位時(shí)間必須噴射大量的燃料，因此噴射器23的噴射壓力必須為高。如上所述，通?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)來設(shè)定目標(biāo)軌壓。根據(jù)存儲(chǔ)在例如ROM 102中的燃料壓力設(shè)定表來設(shè)定該目標(biāo)軌壓。也就是說，根據(jù)該燃料壓力設(shè)定表確定燃料壓力使得可以控制噴射器23的開閥期間(噴射率波形)，并且因此可以規(guī)定該開閥期間內(nèi)的燃料噴射量。在上述主噴射中燃料噴射參數(shù)的最優(yōu)值根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)1、進(jìn)氣等的溫度條件而不同。例如，ECU 100調(diào)節(jié)由供給泵21排出的燃料量，使得共軌壓力變得與基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定的目標(biāo)軌壓相同，即，使得燃料噴射壓力與目標(biāo)噴射壓力一致。而且，ECU 100 基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來確定燃料噴射量和燃料噴射形式。具體地，ECU 100基于由曲軸位置傳感器40檢測到的值來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，基于由加速器開度傳感器47檢測到的值來獲得加速踏板下壓量(加速器開度)，并且基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和加速器開度來確定總主噴射量 (主噴射中的噴射量)。-分割主噴射-在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1中，重要的是同時(shí)滿足諸如通過抑制NOx的生成量和煙塵的生成量來改善廢氣排放、在燃燒沖程中降低燃燒噪聲以及確保足夠的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的要求。本發(fā)明的發(fā)明人注意到，作為同時(shí)滿足這些要求的技術(shù)，在燃燒沖程中適當(dāng)?shù)乜刂茪飧變?nèi)的燃燒形式是有效的，并且發(fā)現(xiàn)了如下文描述的作為控制燃燒形式的技術(shù)的使用分割主噴射的燃料噴射技術(shù)。下面給出具體描述。在本實(shí)施例中，作為上述主噴射的噴射形式執(zhí)行三次分割主噴射，使得根據(jù)各分割主噴射所噴射出的燃料在燃燒室3中的燃燒形式相互不同，同時(shí)確保在主噴射中所需的總主噴射量(用于獲得要求扭矩的總?cè)剂蠂娚淞?。具體地，各分割主噴射中的噴射正時(shí)(燃料噴射開始時(shí)的正時(shí))和噴射期間(與每次分割主噴射的噴射量相關(guān)聯(lián))被設(shè)定為使得在各分割主噴射中噴射出的燃料(噴霧) 的燃燒形式相互不同。下面給出具體描述。對(duì)在本實(shí)施例中燃燒室3中的燃燒過程中的燃燒形式的概述如下。在上述燃燒形式中，執(zhí)行初期低溫燃燒和擴(kuò)散燃燒，并且在同一燃燒過程中執(zhí)行通過預(yù)混燃燒連接所述初期低溫燃燒和擴(kuò)散燃燒的過渡燃燒。也就是說，在同一燃燒室中的同一燃燒過程中連續(xù)地執(zhí)行這些相互不同的燃燒形式。換句話說，這些相互不同的燃燒形式的連續(xù)性是通過在作為第一階段燃燒的初期低溫燃燒和作為第三階段燃燒的擴(kuò)散燃燒之間引入作為第二階段燃燒的過渡燃燒來實(shí)現(xiàn)的。更具體地，作為第一階段燃燒的上述初期低溫燃燒是通過在執(zhí)行會(huì)遇率降低操作的同時(shí)噴射燃料(本文稱為初期燃燒用燃料噴射期間內(nèi)的燃料噴射)來執(zhí)行的，通過所述會(huì)遇率降低操作來降低在氣缸內(nèi)的氧和燃料噴霧之間的會(huì)遇率，并且由于所述燃料的燃燒，氣缸內(nèi)的燃料順次燃燒。具體地，氣缸內(nèi)的溫度在從750K至小于900K的范圍內(nèi)的預(yù)定期間被設(shè)定為上述初期燃燒用燃料噴射期間，并且執(zhí)行上述低溫燃燒用主噴射以便實(shí)施上述初期低溫燃燒。如上所述，由于能夠根據(jù)氣缸內(nèi)的噴霧的狀態(tài)來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定在所述“初期燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的氣缸內(nèi)的溫度的上限并且存在所述上限可由于EGR量大而增大的情況，所述上限不限于900K，而是可以為950K或1000K (下面作為示例描述上限為900K 的情況)。
作為第二階段燃燒的過渡燃燒(預(yù)混燃燒)為通過當(dāng)在上述初期低溫燃燒開始之后氣缸內(nèi)的溫度小于引起擴(kuò)散燃燒的預(yù)定的擴(kuò)散燃燒起始溫度(例如，900K)時(shí)執(zhí)行的燃料噴射(本文稱為過渡燃燒用燃料噴射期間內(nèi)的燃料噴射)得到的燃燒。具體地，初期低溫燃燒的燃燒場溫度在從800K至小于900K的范圍內(nèi)的預(yù)定期間被設(shè)定為上述過渡燃燒用燃料噴射期間，并且執(zhí)行上述過渡燃燒用主噴射以實(shí)施上述過渡燃燒。作為第三階段燃燒的擴(kuò)散燃燒為通過當(dāng)在上述預(yù)混燃燒開始之后氣缸內(nèi)的溫度由于預(yù)混燃燒而為上述擴(kuò)散燃燒起始溫度或高于所述擴(kuò)散燃燒起始溫度時(shí)執(zhí)行的燃料噴射(本文稱為擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間內(nèi)的燃料噴射)得到的燃燒。具體地，緊接在過渡燃燒的燃燒場達(dá)到900K之后執(zhí)行上述擴(kuò)散燃燒用主噴射以實(shí)施擴(kuò)散燃燒。關(guān)于實(shí)現(xiàn)各種燃燒形式的燃料噴射量，執(zhí)行作為第二階段燃燒的過渡燃燒的燃料噴射(下面稱為過渡燃燒用主噴射)的燃料噴射量被設(shè)定為大于執(zhí)行作為第一階段燃燒的初期低溫燃燒的燃料噴射(下面稱為低溫燃燒用主噴射)的燃料噴射量。而且，執(zhí)行作為第三階段燃燒的擴(kuò)散燃燒的燃料噴射(下面稱為擴(kuò)散燃燒用主噴射)的燃料噴射量被設(shè)定為大于執(zhí)行作為第二階段燃燒的過渡燃燒的燃料噴射的燃料噴射量(由燃料噴射控制器件進(jìn)行的燃料噴射控制操作)。因此，在過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料的貫穿力被設(shè)定為大于在低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的貫穿力，并且在擴(kuò)散燃燒用主噴射中噴射出的燃料的貫穿力被設(shè)定為大于在過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料的貫穿力。后面將提供對(duì)所述貫穿力的詳細(xì)說明。在本實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在低負(fù)荷和中負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行上述燃燒形式(相互不同并且連續(xù)執(zhí)行的三種燃燒形式)，并且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過如下所述的兩次燃料噴射來執(zhí)行擴(kuò)散燃燒。下面，現(xiàn)在將對(duì)各種負(fù)荷狀況下的燃料噴射量形式和相應(yīng)的燃燒室3中的燃燒形式進(jìn)行單獨(dú)說明。圖4圖示了顯示當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)并且當(dāng)執(zhí)行主噴射時(shí)氣缸內(nèi)的發(fā)熱率的變化和燃料噴射模式的圖表。圖5圖示了顯示當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在中負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)并且當(dāng)執(zhí)行主噴射時(shí)氣缸內(nèi)的發(fā)熱率的變化和燃料噴射模式的圖表。圖6圖示了顯示當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)并且當(dāng)執(zhí)行主噴射時(shí)氣缸內(nèi)的發(fā)熱率的變化和燃料噴射模式的圖表。在這些圖中顯示發(fā)熱率的變化的波形中，橫軸表示曲軸轉(zhuǎn)角，而縱軸表示發(fā)熱率。 在這些圖中顯示燃料噴射模式的波形中，橫軸表示曲軸轉(zhuǎn)角，而縱軸表示噴射率(對(duì)應(yīng)于設(shè)置在噴射器23上的針閥的后退移動(dòng)量)。在圖中，“TDC”表示與活塞13的壓縮上止點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角位置。圖7為示出作為當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在燃燒室3中的各個(gè)燃料噴射期間內(nèi)噴射燃料的區(qū)域的燃燒場處(例如，在具有十個(gè)噴嘴的噴射器23的情況下燃燒室3(更具體地為腔室13b)中的十個(gè)燃燒場中的每一個(gè)處)的氣體溫度的變化和在所述燃燒場處當(dāng)量比的變化的表(通常稱為ΦΤ表)。也就是說，圖7以箭頭表示在根據(jù)圖4所示的燃料噴射模式來執(zhí)行主噴射(各分割主噴射)的情況下在用于執(zhí)行作為第一階段燃燒的上述初期低溫燃燒的低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場、在執(zhí)行作為第二階段燃燒的過渡燃燒的過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場，以及用于執(zhí)行作為第三階段燃燒的擴(kuò)散燃燒的擴(kuò)散燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場的各個(gè)燃燒場環(huán)境(燃燒場的氣體溫度和當(dāng)量比)的變化。在圖7中，在燃燒場環(huán)境達(dá)到煙塵生成區(qū)域的情況下，在排氣中生成煙塵。該煙塵生成區(qū)域?yàn)槿紵龍鰵怏w溫度相對(duì)高并且燃燒場的當(dāng)量比在濃的一側(cè)的區(qū)域。而且，在燃燒場環(huán)境達(dá)到NOx生成區(qū)域的情況下，在排氣中生成NOx。該NOx生成區(qū)域?yàn)槿紵龍鰵怏w溫度相對(duì)高并且燃燒場的當(dāng)量比在稀的一側(cè)的區(qū)域。而且，圖7中所示的區(qū)域X為在排氣中可能生成HC的區(qū)域，而區(qū)域Y為在排氣中可能生成CO的區(qū)域。如圖4和圖5所示，低溫燃燒用主噴射為各分割主噴射中距提前側(cè)角度最遠(yuǎn)設(shè)置的主噴射。過渡燃燒用主噴射為比上述低溫燃燒用主噴射更朝向延遲側(cè)角度設(shè)置的主噴射，并且其噴射量被設(shè)定為大于低溫燃燒用主噴射中的噴射量。擴(kuò)散燃燒用主噴射為比上述過渡燃燒用主噴射更朝向延遲側(cè)角度設(shè)置的主噴射，并且其噴射量被設(shè)定為大于過渡燃燒用主噴射中的噴射量。后面將討論分割主噴射的噴射量。在所述低溫燃燒用主噴射和過渡燃燒用主噴射之間以及在所述過渡燃燒用主噴射和擴(kuò)散燃燒用主噴射之間設(shè)置預(yù)定間隔。也就是說，在執(zhí)行低溫燃燒用主噴射之后，燃料噴射被暫停(噴射器23被阻斷)，并且在預(yù)定間隔之后，開始過渡燃燒用主噴射。而且，在執(zhí)行過渡燃燒用主噴射之后，燃料噴射被暫停(噴射器23被阻斷)，并且在預(yù)定間隔之后， 開始擴(kuò)散燃燒用主噴射。該間隔被設(shè)定為使能進(jìn)行噴霧冷卻的間隔，例如，設(shè)定為最短閉閥期間(其根據(jù)噴射器23的性能而確定，或者為從噴射器23的閉閥到開閥開始的最短期間 例如，200 μ s)。更具體地，上述間隔被設(shè)定為使得上述擴(kuò)散燃燒用主噴射的起始正時(shí)與上述過渡燃燒的起始正時(shí)基本同步。該分割主噴射的間隔不限于上述值，而是如下面所述適當(dāng)?shù)卦O(shè)定從而發(fā)揮各種燃燒中的功能。下面，提供了對(duì)在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行的各分割主噴射的噴射形式的描述。在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的總主噴射量被設(shè)定為30mm3，在中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的總主噴射量被設(shè)定為40mm3，而在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的總主噴射量被設(shè)定為60mm3。總主噴射量不限于這些值。(在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí))〈低溫燃燒用主噴射〉如圖4所示，在上述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的低溫燃燒用主噴射中，在相對(duì)于活塞13的壓縮上止點(diǎn)(TDC)的提前側(cè)角度(例如，15° BTDC)處開始噴射，并且在相對(duì)于活塞13的壓縮上止點(diǎn)的提前側(cè)角度處終止噴射。由于在該正時(shí)開始低溫燃燒用主噴射，所以如上所述在活塞13到達(dá)壓縮上止點(diǎn)(TDC)之前開始在低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒(初期低溫燃燒)。在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的低溫燃燒用主噴射中的燃料噴射量(對(duì)應(yīng)于噴射器23的開閥期間)被設(shè)定為例如2mm3。上述量不限于該值。因此，在低溫燃燒用主噴射中，由于燃料噴射量小并且燃料的貫穿力相對(duì)弱，在燃燒室的中央部分處執(zhí)行初期低溫燃燒。例如，在如圖8(示出活塞的上部的右半部的截面圖)中的區(qū)域α所示的相對(duì)小的區(qū)域中執(zhí)行初期低溫燃燒。在所述低溫燃燒用主噴射的噴射期間內(nèi)，執(zhí)行用于降低在氣缸內(nèi)的氧和燃料噴霧之間的會(huì)遇率的會(huì)遇率降低操作。選自通過上述EGR裝置進(jìn)行的排氣再循環(huán)操作、在進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣節(jié)流操作、用于延遲通過噴射器23進(jìn)行的燃料噴射的正時(shí)的操作以及用于降低氣缸內(nèi)的溫度的操作中的至少一項(xiàng)操作被作為會(huì)遇率降低操作來執(zhí)行。在上述進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣節(jié)流操作的具體示例包括通過布置在進(jìn)氣系統(tǒng)中的節(jié)流閥62進(jìn)行的進(jìn)氣節(jié)流操作、減小渦輪增壓器5的增壓的操作以及通過未示出但是布置在進(jìn)氣系統(tǒng)中的渦流控制閥(SCV)進(jìn)行的進(jìn)氣節(jié)流操作。用于降低氣缸內(nèi)的溫度的操作的示例包括用于增強(qiáng)內(nèi)部冷卻器61或EGR冷卻器82的冷卻能力的操作，以及用于降低氣缸內(nèi)的壓縮比的操作。例如，在單獨(dú)執(zhí)行由EGR裝置進(jìn)行的排氣再循環(huán)操作的情況下，目標(biāo)EGR比率被設(shè)定為例如30%以控制EGR閥81的開度。在單獨(dú)執(zhí)行進(jìn)氣節(jié)流操作的情況下，節(jié)流閥62的開度被限制為例如75%。在單獨(dú)執(zhí)行用于延遲通過噴射器23噴射燃料的正時(shí)的操作的情況下，燃料噴射正時(shí)位于在活塞13已經(jīng)到達(dá)壓縮上止點(diǎn)(TDC)之后的ATDC區(qū)域中。在這種情況下，圖4中所示的波形朝向延遲側(cè)角度偏移，并且上述初期燃燒用燃料噴射期間、過渡燃燒用燃料噴射期間和擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間也朝向延遲側(cè)角度偏移。在執(zhí)行上述用于降低氣缸內(nèi)的溫度的操作(例如，增強(qiáng)EGR冷卻器82的冷卻能力和內(nèi)部冷卻器61的冷卻能力)的情況下，在氣缸內(nèi)的氧分子和燃料粒子的動(dòng)能減小，從而有效地降低了上述會(huì)遇率。上述比率和開度不限于上文給出的值。在執(zhí)行這種會(huì)遇率降低操作的同時(shí)來執(zhí)行低溫燃燒用主噴射，因此，在氣缸內(nèi)相對(duì)低溫(例如，約800K)時(shí)執(zhí)行在低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒，從而在將發(fā)熱率保持為低的同時(shí)燃燒持續(xù)進(jìn)行。因此，氣缸內(nèi)的溫度逐漸地上升(例如，升至約850K)，而不會(huì)引起與發(fā)熱率的突然增大相關(guān)聯(lián)的NOx的生成量的增加或燃燒噪聲的增大。即使在該低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的噴射區(qū)域(上述區(qū)域α)的空燃比濃，燃燒也為如上所述的低溫燃燒，因此噴射區(qū)域不會(huì)達(dá)到煙塵生成溫度，并且還抑制了煙塵的生成(參見圖7中的初期低溫燃燒)。通過例如實(shí)驗(yàn)或模擬來設(shè)定低溫燃燒用主噴射中的噴射量(對(duì)應(yīng)于噴射器23的開閥期間)?！催^渡燃燒用主噴射〉在上述過渡燃燒用主噴射中，在上述低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒 (初期低溫燃燒)開始之后，在由低溫燃燒引起的發(fā)熱率達(dá)到最大值(峰值)時(shí)的正時(shí)附近或緊接在發(fā)熱率達(dá)到最大值之前開始燃料噴射。例如，在8° BTDC附近開始噴射。也就是說，在低溫燃燒用主噴射中的燃料噴射量相對(duì)小，因此由初期低溫燃燒引起的發(fā)熱率的峰值也相對(duì)低。一旦發(fā)熱率超過峰值，發(fā)熱率會(huì)逐漸地降低。在過渡燃燒用主噴射中，在由初期低溫燃燒引起的發(fā)熱率超過峰值之前開始噴射，從而過渡燃燒用主噴射利用由初期低溫燃燒獲得的氣缸內(nèi)的熱量。在過渡燃燒用主噴射中的燃料噴射量被設(shè)定為6mm3。上述量不限于該值。如上所述，在過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料與在低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料相比具有較大的貫穿力，因此燃料通過在低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場(用于初期低溫燃燒的燃燒場)，此時(shí)，燃燒接收到燃燒場的熱量并且溫度上升。然而，由于氣缸內(nèi)的溫度仍相對(duì)低(約為850K)，所以在過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料不會(huì)達(dá)到擴(kuò)散燃燒并且經(jīng)歷預(yù)混燃燒(參見圖4中的發(fā)熱率波形中的斜線部分)。也就是說，在過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料和在氣缸內(nèi)存在的空氣被攪拌，并且燃燒從達(dá)到基本為“1”的空氣過剩率的區(qū)域開始。例如，在圖8中的區(qū)域β中執(zhí)行上述預(yù)混燃燒。因?yàn)閳?zhí)行這種預(yù)混燃燒，在過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒(過渡燃燒)為在確保足量氧的區(qū)域中發(fā)生的燃燒，因此大幅度降低了煙塵的生成量。通過例如實(shí)驗(yàn)或模擬來設(shè)定在過渡燃燒用主噴射中的噴射量。〈擴(kuò)散燃燒用主噴射〉在上述擴(kuò)散燃燒用主噴射中，在上述過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒 (過渡燃燒)之后，在氣缸內(nèi)的溫度超過可實(shí)施擴(kuò)散燃燒的溫度(900K)的正時(shí)開始燃料噴射。例如，在TDC附近開始噴射。也就是說，在擴(kuò)散燃燒用主噴射中噴射出的燃料經(jīng)歷了緊接在噴射之后燃料順次燃燒的擴(kuò)散燃燒。在擴(kuò)散燃燒用主噴射中的燃料噴射量被設(shè)定為例如12mm3。上述量不限于該值。如上所述，在擴(kuò)散燃燒用主噴射中噴射出的燃料與在過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料相比具有較大的貫穿力，因此燃料通過在低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場(圖8中由α所示的區(qū)域)和在過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場(圖8中由β所示的區(qū)域)，此時(shí)，燃料接收到燃燒場的熱量并且溫度上升，并且燃料到達(dá)燃燒室3中相對(duì)大的空間(在上述腔室13b中的外周側(cè)的空間圖8中由γ所示的區(qū)域)，并且在該部分中，充分發(fā)揮了由上述EGR裝置進(jìn)行再循環(huán)的排氣的燃燒溫度降低的效果。因此，執(zhí)行擴(kuò)散燃燒， 而不會(huì)引起NOx的生成量的增加或燃燒噪聲的增大。圖8中的區(qū)域δ為在擴(kuò)散燃燒用主噴射中噴射出的燃料在通過生成的氣流朝向氣缸中央側(cè)返回以便沿著腔室13b的內(nèi)壁行進(jìn)的同時(shí)燃燒的區(qū)域。在上面提供的描述中，描述了各個(gè)區(qū)域彼此獨(dú)立的情況，圖8中的區(qū)域α用作初期低溫燃燒的燃燒場，圖8中的區(qū)域β用作過渡燃燒的燃燒場，并且圖8中的區(qū)域Y用作擴(kuò)散燃燒的燃燒場，但可以存在這些區(qū)域部分重疊的情況。由于在擴(kuò)散燃燒用主噴射中的燃料噴射量相對(duì)大，在噴射已經(jīng)開始之后的較早期間內(nèi)，通過噴射出的燃料的吸熱反應(yīng)來冷卻上述預(yù)混燃燒的燃燒場，并且緩和了在預(yù)混燃燒中發(fā)熱率的陡度。也就是說，抑制了預(yù)混燃燒中燃燒噪聲的增大和NOx的生成。關(guān)于獲得該效果的擴(kuò)散燃燒用主噴射的優(yōu)選噴射正時(shí)，使擴(kuò)散燃燒用主噴射的起始正時(shí)與上述過渡燃燒的起始正時(shí)基本同步，并且使擴(kuò)散燃燒用主噴射的結(jié)束正時(shí)與上述過渡燃燒的發(fā)熱率達(dá)到其最大值時(shí)的正時(shí)基本同步。由于擴(kuò)散燃燒用主噴射的燃燒為擴(kuò)散燃燒，因此控制其燃料噴射正時(shí)使能控制在該燃燒中的發(fā)熱率的峰值正時(shí)。下面給出具體描述。由于通過上述過渡燃燒足以實(shí)施氣缸內(nèi)部的預(yù)熱，因此在該狀態(tài)下開始擴(kuò)散燃燒用主噴射的情況下，在擴(kuò)散燃燒用主噴射中噴射出的燃料由于瞬時(shí)暴露于具有自燃溫度或更高的溫度環(huán)境而經(jīng)歷了熱分解，并且緊接在噴射之后燃燒開始。具體地，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料點(diǎn)火延遲包括物理延遲和化學(xué)延遲。物理延遲是指燃料液滴蒸發(fā)/混合所花費(fèi)的時(shí)間，并且取決于燃燒場中的氣體溫度。另一方面，化學(xué)延遲是指燃料蒸汽化學(xué)結(jié)合/分解以及氧化發(fā)熱所花費(fèi)的時(shí)間。在氣缸的預(yù)熱如上所述充分的條件下，使物理延遲最小化，結(jié)果也使點(diǎn)火延遲最小化。因此，在上述擴(kuò)散燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒形式主要為擴(kuò)散燃燒。結(jié)果，這樣對(duì)擴(kuò)散燃燒用主噴射中的燃料噴射正時(shí)的控制基本用作對(duì)擴(kuò)散燃燒的燃燒正時(shí)和發(fā)熱率峰值正時(shí)的控制，因此可以顯著地改善燃燒可控性。也就是說，通過控制擴(kuò)散燃燒的發(fā)熱率波形，可以顯著地改善燃燒可控性。例如，通過如上所述在TDC附近開始擴(kuò)散燃燒用主噴射，可以具有在10° ATDC的發(fā)熱率峰值正時(shí)。也通過例如實(shí)驗(yàn)或模擬來設(shè)定在擴(kuò)散燃燒用主噴射中的噴射量?！簇灤┝Α到酉聛?，對(duì)上述各主噴射中噴射出的燃料的貫穿力進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在上述噴射器23中，當(dāng)響應(yīng)于噴射命令信號(hào)而開始燃料噴射時(shí)，阻斷噴嘴的針閥從噴嘴后退，從而逐漸地增加噴嘴開口面積。當(dāng)針閥移動(dòng)到最后退位置時(shí)，達(dá)到了最大的噴嘴開口面積。然而，如果在針閥到達(dá)最后退位置之前解除了噴射命令信號(hào)(如果接收到閉閥命令)，則針閥在后退運(yùn)動(dòng)的途中沿閉閥方向向前移動(dòng)。也就是說，在這種情況下，燃料噴射被終止，而不會(huì)達(dá)到最大的噴嘴開口面積。因此，噴射期間設(shè)定得越長，所獲得的噴嘴開口面積越大。上述噴嘴開口面積與從噴嘴噴射出的燃料(噴霧)的飛行距離(travel distance)相關(guān)聯(lián)。也就是說，在噴嘴開口面積大時(shí)噴射燃料的情況下，從噴嘴噴射出的燃料液滴的尺寸也大，因此動(dòng)能也大(貫穿力大)。因此，該燃料液滴的飛行距離長。另一方面，在噴嘴開口面積小時(shí)噴射燃料的情況下，從噴嘴噴射出的燃料液滴的尺寸也小，因此動(dòng)能也小(貫穿力小)。因此，該燃料液滴的飛行距離短。如上所述，在噴射器23的開閥期間被設(shè)定為相對(duì)長的情況下(換句話說，在每次主噴射的噴射量被設(shè)定為相對(duì)大的情況下)，針閥移動(dòng)到最后退位置并且因此達(dá)到最大噴嘴開口面積，并且在這種情況下燃料液滴的飛行距離長。也就是說，從噴射器23噴射出的大部分燃料能夠飛行到上述腔室13b的外周緣附近。另一方面，在噴射器23的開閥期間被設(shè)定為相對(duì)短的情況下(換句話說，在每次主噴射的噴射量被設(shè)定為相對(duì)小的情況下)，針閥不移動(dòng)到最后退位置并且噴嘴開口面積小，因此在這種情況下燃料液滴的飛行距離短。也就是說，從噴射器23噴射出的大部分燃料能夠飛行而不越過上述腔室13b的中央部分。如上所述，由噴射器23的開閥期間所確定的噴嘴開口面積和從噴嘴噴射出的燃料(噴霧)的飛行距離彼此相關(guān)聯(lián)。因此，通過調(diào)節(jié)噴射器23的開閥期間，可以調(diào)節(jié)燃料的飛行距離。換句話說，由每次主噴射的噴射量所確定的噴嘴開口面積和從噴嘴噴射出的燃料(噴霧)的飛行距離彼此相關(guān)聯(lián)。因此，通過規(guī)定每次主噴射的噴射量，可以規(guī)定燃料的飛行距離。因此，在本實(shí)施例中，過渡燃燒用主噴射的噴射期間被設(shè)定為比低溫燃燒用主噴射的噴射期間長，并且擴(kuò)散燃燒用主噴射的噴射期間被設(shè)定為比過渡燃燒用主噴射的噴射期間長。因此，在過渡燃燒用主噴射中的燃料噴射量大于在低溫燃燒用主噴射中的燃料噴射量，并且貫穿力也較大。在擴(kuò)散燃燒用主噴射中的燃料噴射量大于在過渡燃燒用主噴射中的燃料噴射量，并且貫穿力也較大。因此，如上所述，在低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場沿著腔室13b的內(nèi)周部分形成在相對(duì)小的面積上(圖8中的區(qū)域α)。在過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場形成在相對(duì)于在低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場的外周側(cè)處(圖8 中的區(qū)域β )。而且，在擴(kuò)散燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場沿著腔室1 的外周部分形成在相對(duì)擴(kuò)大的面積上(圖8中的區(qū)域Y)。因此，如上所述，在過渡燃燒用主噴射中噴射出的燃料通過在低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場，即，通過實(shí)施上述初期低溫燃燒的燃燒場，此時(shí)，燃燒接收到燃燒場的熱量并且經(jīng)歷上述預(yù)混燃燒。在擴(kuò)散燃燒用主噴射中噴射出的燃料不僅通過在低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒場而且通過過渡燃燒噴射出的燃料的燃燒場，即，通過實(shí)施上述預(yù)混燃燒的燃燒場，此時(shí)，燃料接收到燃燒場的熱量并且經(jīng)歷上述擴(kuò)散燃燒?，F(xiàn)在將利用圖7描述以上執(zhí)行主噴射時(shí)燃燒場環(huán)境的變化。如上所述，圖7為示出燃燒場的氣體溫度和燃燒場的當(dāng)量比的變化的表。如圖7所示，當(dāng)?shù)蜏厝紵弥鲊娚溟_始時(shí)(圖7中的點(diǎn)A)，因?yàn)槿剂蠂娚淞肯鄬?duì)小，燃燒場的當(dāng)量比的變化很小，并且由于燃料的燃燒(初期低溫燃燒)，燃燒場氣體溫度稍微上升。如上所述，在該初期低溫燃燒中，燃燒場環(huán)境不會(huì)達(dá)到煙塵生成區(qū)域或NOx生成區(qū)域。隨后，當(dāng)過渡燃燒用主噴射開始時(shí)(圖7中的點(diǎn)B 燃料接收到初期低溫燃燒的燃燒場的熱量，因此氣體溫度上升到點(diǎn)B，預(yù)混燃燒開始)，燃燒場的當(dāng)量比朝向濃側(cè)偏移，并且隨著上述預(yù)混燃燒的進(jìn)行燃燒場氣體溫度由于燃料的燃燒而上升。此時(shí)，燃燒場的溫度上升至大約上述擴(kuò)散燃燒使能溫度(900K)。同樣，在該預(yù)混燃燒中，燃燒場環(huán)境不會(huì)達(dá)到煙塵生成區(qū)域或NOx生成區(qū)域。當(dāng)擴(kuò)散燃燒用主噴射開始時(shí)(圖7中的點(diǎn)C 燃料接收到過渡燃燒的燃燒場的熱量，因此氣體溫度上升至點(diǎn)C，并且擴(kuò)散燃燒開始)，在氣缸內(nèi)擴(kuò)散燃燒開始，燃燒場的當(dāng)量比朝向濃側(cè)偏移，并且燃燒場氣體溫度由于燃料的燃燒而上升。同樣，在這種情況的擴(kuò)散燃燒中，燃燒場環(huán)境不會(huì)達(dá)到煙塵生成區(qū)域或NOx生成區(qū)域。盡管在該擴(kuò)散燃燒的后半段中當(dāng)量比增加，但是燃燒場環(huán)境處于如圖7所示的Y 區(qū)域(CO區(qū)域)中，因此抑制了 NOx或煙塵的生成。(在中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí))另一方面，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在中負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，總主噴射量大于在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的總主噴射量。如果在各主噴射(低溫燃燒用主噴射、過渡燃燒用主噴射和擴(kuò)散燃燒用主噴射) 中的燃料噴射量以相同的比例普遍增加，則擴(kuò)散燃燒中的燃燒率快速增大，使得發(fā)熱率峰值過度增大，并且NOx的生成量和燃燒噪聲可能會(huì)增大。因此，在中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，盡管在低溫燃燒用主噴射和過渡燃燒用主噴射中的燃料噴射量增加，但是在擴(kuò)散燃燒用主噴射中的燃料噴射量被減少，使得能夠確保上述總主噴射量(參見圖5中的燃料噴射模式波形)。因此，能夠避免與擴(kuò)散燃燒相關(guān)聯(lián)的NOx生成量的增加和燃燒噪聲的增大。例如，如上所述，在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)低溫燃燒用主噴射中的燃料噴射量、在過渡燃燒用主噴射中的燃料噴射量和在擴(kuò)散燃燒用主噴射中的燃料噴射量被分別設(shè)定為2mm3、6mm3 和22mm3的情況下，在中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在低溫燃燒用主噴射中的燃料噴射量、在過渡燃燒用主噴射中的燃料噴射量和在擴(kuò)散燃燒用主噴射中的燃料噴射量被分別設(shè)定為7mm3、13mm3 和20mm3。燃料噴射量不限于這些值，而是可通過例如實(shí)驗(yàn)或模擬適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。特別地，在低溫燃燒用主噴射中的燃料噴射量被設(shè)定在上限處以維持上述低溫燃燒。燃料噴射量的上限依據(jù)在低溫燃燒用主噴射的噴射起始正時(shí)氣缸內(nèi)的溫度而變化。也就是說，氣缸內(nèi)的溫度越高，上限被設(shè)定得越低。如在上述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也順次地執(zhí)行初期低溫燃燒、過渡燃燒和擴(kuò)散燃燒。由于這些燃燒的功能與上述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的功能相同，此處省略對(duì)它們的描述。(在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí))接下來，現(xiàn)在將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)1在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃燒形式進(jìn)行描述。如在上述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在執(zhí)行初期低溫燃燒之后的擴(kuò)散燃燒中， 不能充分獲得適合于在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)1的扭矩。因此，在本實(shí)施例中，在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過遍及同一燃燒過程的整個(gè)區(qū)域執(zhí)行擴(kuò)散燃燒使得燃燒率上升，并且在作為擴(kuò)散燃燒的初期階段的初期擴(kuò)散燃燒(圖6中所示的初期擴(kuò)散燃燒期間)中，在該期間內(nèi)的平均發(fā)熱率被配置為與執(zhí)行上述初期低溫燃燒的期間內(nèi)的平均發(fā)熱率基本相同，從而能夠抑制NOx的生成量。具體地，如圖6所示，通過執(zhí)行兩次分割主噴射并且將前段分割主噴射(偽低溫燃燒用主噴射)的燃料噴射量設(shè)定得相對(duì)小，這種燃料的燃燒期間被設(shè)定得短。隨后，相對(duì)大量的燃料被噴射(擴(kuò)散燃燒用主噴射)從而能夠確保借以獲得適合于負(fù)荷的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的總主噴射量。由于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃燒為擴(kuò)散燃燒并且燃燒率高，偽低溫燃燒用主噴射的噴射正時(shí)被設(shè)定為與上述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)低溫燃燒用主噴射的噴射正時(shí)相比更處于延遲側(cè)角度(TDC附近)。因此，在偽低溫燃燒用主噴射中噴射出的燃料的燃燒中，發(fā)熱率暫時(shí)增大，然后該發(fā)熱率減小。在本實(shí)施例中，在該燃燒期間(初期擴(kuò)散燃燒期間)內(nèi)的平均發(fā)熱率被配置為與在執(zhí)行低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行的初期低溫燃燒的期間內(nèi)的平均發(fā)熱率基本相同，從而抑制了 NOx的生成量。更具體地，圖6中由虛線所示的發(fā)熱率波形為低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的波形，而由實(shí)線所示的發(fā)熱率為高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的波形。在上述初期擴(kuò)散燃燒期間內(nèi)，通過將高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)熱率波形高于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)熱率波形的區(qū)域(圖6中的區(qū)域Hl)的面積和高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)熱率波形低于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)熱率波形的區(qū)域(圖6中的區(qū)域Hl)的面積配置為基本相同，在初期擴(kuò)散燃燒期間內(nèi)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的平均發(fā)熱率被配置為與在執(zhí)行如上述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行的初期低溫燃燒的期間內(nèi)的平均發(fā)熱率基本相同。因此，獲得了與上述初期低溫燃燒同等的效果。通過執(zhí)行這種偽低溫燃燒，能夠抑制NOx的生成量，并且能夠在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)改善廢氣排放的同時(shí)獲得要求扭矩。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的燃燒場中的燃燒形式，通過經(jīng)由上述過渡燃燒來連接在常規(guī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的同一燃燒過程中不會(huì)存在的初期低溫燃燒(相對(duì)低溫環(huán)境下的燃燒) 和擴(kuò)散燃燒(相對(duì)高溫環(huán)境下的燃燒)，該初期低溫燃燒和擴(kuò)散燃燒可在同一燃燒過程中共存，而在它們之間不產(chǎn)生無扭矩期間。因此，如上所述能夠抑制NOx的生成量和煙塵的生成量，并且能夠通過將燃料噴射到其溫度已由于過渡燃燒而上升的氣缸內(nèi)來執(zhí)行上述擴(kuò)散燃燒。因此，通過控制上述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”，可以控制該擴(kuò)散燃燒的起始正時(shí)并且控制在一連串燃燒(從初期低溫燃燒到擴(kuò)散燃燒的燃燒)中發(fā)熱率達(dá)到其峰值(燃燒重心)時(shí)的正時(shí)。例如，通過將燃燒重心設(shè)定在10° ATDC附近，能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒效率最高的燃燒形式。因此，可以防止發(fā)熱率達(dá)到其最大值時(shí)的正時(shí)朝向延遲側(cè)角度大幅度地偏移，并且可以確保內(nèi)燃機(jī)的要求扭矩。結(jié)果，可以同時(shí)抑制NOx的生成量，抑制煙塵的生成量，并且確保要求扭矩。
而且，在本實(shí)施例中，由于能夠顯著地降低NOx的生成量，可以減小上述NSR催化劑75和DPNR催化劑76的尺寸，并且由于NOx的生成量可基本為“0”，可以不使用NSR催化劑75或DPNR催化劑76，而是可以采用僅三向催化劑安裝在排氣系統(tǒng)6中的構(gòu)造。根據(jù)這種構(gòu)造，可以在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)現(xiàn)如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的相對(duì)簡單的排氣系統(tǒng)。-變型例_在上述實(shí)施例中，單獨(dú)設(shè)定與上述初期低溫燃燒、過渡燃燒和擴(kuò)散燃燒相對(duì)應(yīng)的燃料噴射期間。也就是說，順次執(zhí)行三次燃料噴射，從而實(shí)現(xiàn)與各次噴射相對(duì)應(yīng)的三種燃燒形式。本發(fā)明通過兩次燃料噴射來實(shí)現(xiàn)上述初期低溫燃燒、過渡燃燒和擴(kuò)散燃燒。圖9圖示了顯示在該變型例中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)以及當(dāng)執(zhí)行主噴射時(shí)氣缸內(nèi)的發(fā)熱率的變化和燃料噴射模式的圖表。而且，圖10圖示了顯示在該變型例中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)以及當(dāng)執(zhí)行主噴射時(shí)氣缸內(nèi)的發(fā)熱率的變化和燃料噴射模式的圖表。在該變型例中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)熱率的變化和燃料噴射模式與上述實(shí)施例中相同，因此此處省略描述。在該變型例中的前段燃料噴射包含了上述實(shí)施例中的低溫燃燒用主噴射和過渡燃燒主噴射這二者。此處，前段燃料噴射被稱為低溫燃燒和過渡燃燒用主噴射。也就是說， 在該低溫燃燒和過渡燃燒用主噴射的噴射期間內(nèi)，在前段噴射出的燃料用作用于上述初期低溫燃燒的燃料，而在后段噴射出的燃料用作用于上述過渡燃燒的燃料。另一方面，在上述實(shí)施例中，后段燃料噴射對(duì)應(yīng)于擴(kuò)散燃燒用主噴射。而且，在如圖9和圖10所示的燃料噴射中，如同上述實(shí)施例，可以經(jīng)由過渡燃燒來連接初期低溫燃燒和擴(kuò)散燃燒，并且該初期低溫燃燒和擴(kuò)散燃燒可在同一燃燒過程中共存，而在它們之間不存在無扭矩期間。因此，可以同時(shí)抑制NOx的生成量，抑制煙塵的生成量，并且確保要求扭矩。如在該變型例中，在上述初期低溫燃燒、過渡燃燒和擴(kuò)散燃燒通過兩次燃料噴射來執(zhí)行的情況下，可以將噴射器23的打開或關(guān)閉操作的間隔設(shè)定得相對(duì)長，從而即使使用具有相對(duì)低的打開或關(guān)閉速度(低響應(yīng)性)的噴射器23也能夠?qū)崿F(xiàn)上述三種燃燒形式并且能夠使燃料噴射系統(tǒng)的成本低。而且，能夠減少噴射器23的噴射次數(shù)，因此可以抑制在同一區(qū)域(例如，噴射器23的噴嘴附近的區(qū)域圖8中的區(qū)域α)中流動(dòng)的噴射出的燃料的量，并且即使在上述低溫燃燒用主噴射中的燃料噴射量相對(duì)大，也可以抑制與該區(qū)域中隨后的燃料噴射相關(guān)聯(lián)的煙塵生成。-其它實(shí)施例_在上述實(shí)施例和變型例中，描述了本發(fā)明應(yīng)用于安裝在汽車中的直列四氣缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況。本發(fā)明不限于在汽車中的使用，而是還能夠應(yīng)用于在其它應(yīng)用中使用的發(fā)動(dòng)機(jī)。而且，對(duì)于氣缸的數(shù)量或發(fā)動(dòng)機(jī)類型(分類為直列發(fā)動(dòng)機(jī)、V型發(fā)動(dòng)機(jī)、臥式對(duì)置氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)等)沒有特定的限制。而且，在上述實(shí)施例和變型例中，歧管式催化轉(zhuǎn)化器77設(shè)置有NSR催化劑75和 DPNR催化劑76，而同樣可以使用設(shè)置有NSR催化劑75和柴油微粒濾清器(DPF)的歧管式
催化轉(zhuǎn)化器。在上述實(shí)施例和變型例中，EGR裝置被配置為使排氣歧管72中的排氣在進(jìn)氣系統(tǒng)6中進(jìn)行再循環(huán)。本發(fā)明不限于這種構(gòu)造，可以采用LPL(低壓回路)EGR裝置，通過這種EGR 裝置使得在渦輪增壓器5中相對(duì)于渦輪52處于下游側(cè)的排氣在進(jìn)氣系統(tǒng)6中進(jìn)行再循環(huán)。 在這種情況下，抑制了由EGR氣體引起的氣缸內(nèi)的溫度上升，因此可以有效地執(zhí)行上述初期低溫燃燒和過渡燃燒。在上述實(shí)施例和變型例中，在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行的初期低溫燃燒的起始正時(shí)被設(shè)定為BTDC(在相對(duì)于活塞13的壓縮上止點(diǎn)的提前側(cè)角度)。本發(fā)明不限于這種構(gòu)造，初期低溫燃燒的起始正時(shí)可被設(shè)定為TDC (活塞13的壓縮上止點(diǎn))，或在一些情況下，初期低溫燃燒的起始正時(shí)可被設(shè)定為ATDC(在相對(duì)于活塞13的壓縮上止點(diǎn)的延遲側(cè)角度)。[工業(yè)適用性]本發(fā)明適用于安裝在汽車中的共軌式缸內(nèi)直接噴射型多氣缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料噴射控制。[附圖標(biāo)記列表]1發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))
3燃燒室
23噴射器(燃料噴射閥)
6進(jìn)氣系統(tǒng)
62節(jié)流閥(進(jìn)氣節(jié)流閥)
7排氣系統(tǒng)
8EGR通路
81EGR閥
82EGR冷卻器
權(quán)利要求
1.一種壓縮自燃式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述壓縮自燃式內(nèi)燃機(jī)設(shè)置有排氣再循環(huán)裝置，所述排氣再循環(huán)裝置使由排氣系統(tǒng)排出的排氣的一部分在進(jìn)氣系統(tǒng)中進(jìn)行再循環(huán)并且在所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒過程中執(zhí)行主噴射，所述主噴射為通過燃料噴射閥進(jìn)行的用于產(chǎn)生扭矩的燃料噴射，所述控制裝置包括燃料噴射控制器件，其將如下期間設(shè)定為所述主噴射的噴射期間用于初期低溫燃燒的“初期燃燒用燃料噴射期間”，其中，燃料在氣缸內(nèi)順次燃燒，同時(shí)執(zhí)行降低在所述氣缸內(nèi)的氧和燃料噴霧之間的會(huì)遇率的會(huì)遇率降低操作，“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”，其用于當(dāng)所述氣缸內(nèi)的溫度為引起擴(kuò)散燃燒的預(yù)定的擴(kuò)散燃燒起始溫度或大于所述預(yù)定的擴(kuò)散燃燒起始溫度時(shí)，通過朝向能夠使用燃燒溫度抑制效果的區(qū)域執(zhí)行燃料噴射來執(zhí)行擴(kuò)散燃燒，其中所述燃燒溫度抑制效果是通過由所述排氣再循環(huán)裝置進(jìn)行再循環(huán)的排氣實(shí)現(xiàn)的，以及“過渡燃燒用燃料噴射期間”，其設(shè)定在所述“初期燃燒用燃料噴射期間，，和所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”之間，并且，隨著當(dāng)在所述初期低溫燃燒已經(jīng)開始之后所述氣缸內(nèi)的所述溫度低于所述擴(kuò)散燃燒起始溫度時(shí)噴射出的燃料經(jīng)歷由于在隨后的所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的吸熱反應(yīng)引起的噴霧冷卻，所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”用于執(zhí)行使所述初期低溫燃燒和所述擴(kuò)散燃燒接續(xù)的由預(yù)混燃燒構(gòu)成的過渡燃燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中所述燃料噴射控制器件被配置為將在所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的貫穿力設(shè)定為大于在所述“初期燃燒用燃料噴射期間”和所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的貫穿力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中所述燃料噴射控制器件被配置為使所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”的起始正時(shí)與在所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的燃燒起始正時(shí)基本同步，并且使所述 “擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”的結(jié)束正時(shí)與在所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)噴射出的燃料的燃燒的發(fā)熱率達(dá)到其最大值時(shí)的正時(shí)基本同步。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中關(guān)于在所述“初期燃燒用燃料噴射期間”、所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”和所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射，所述燃料噴射控制器件被配置為在所述“初期燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射終止之后暫停燃料噴射，然后開始在所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射，在此“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射終止之后暫停燃料噴射，然后開始在所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中關(guān)于在所述“初期燃燒用燃料噴射期間”、所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”和所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射，所述燃料噴射控制器件被配置為通過不停止地連續(xù)燃料噴射來執(zhí)行在所述“初期燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射和在所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射，并且另一方面，在所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射終止之后暫停燃料噴射，然后開始在所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中選自通過所述排氣再循環(huán)裝置進(jìn)行的排氣再循環(huán)操作、在所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣節(jié)流操作、用于延遲通過所述燃料噴射閥進(jìn)行的燃料噴射的正時(shí)的操作和用于降低所述氣缸內(nèi)的所述溫度的操作中的至少一項(xiàng)操作被作為所述會(huì)遇率降低操作來執(zhí)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中所述燃料噴射控制器件被配置為將所述氣缸內(nèi)的所述溫度在從750K至小于900K的范圍內(nèi)的期間設(shè)定為所述“初期燃燒用燃料噴射期間”，將所述初期低溫燃燒已經(jīng)開始之后所述氣缸內(nèi)的所述溫度在從800K至小于900K的范圍內(nèi)的期間設(shè)定為所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”，并且將所述過渡燃燒已經(jīng)開始之后所述氣缸內(nèi)的所述溫度達(dá)到900K之后的期間設(shè)定為所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)在低負(fù)荷和中負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行在所述“初期燃燒用燃料噴射期間”、 所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”和所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射，并且所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射量相對(duì)于總噴射量的比例被設(shè)定為使得在從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)到中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷越大所述比例越大，其中所述總噴射量為在各個(gè)噴射期間內(nèi)噴射出的燃料的量的總和。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)在低負(fù)荷和中負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行在所述“初期燃燒用燃料噴射期間”、 所述“過渡燃燒用燃料噴射期間”和所述“擴(kuò)散燃燒用燃料噴射期間”內(nèi)的燃料噴射，并且所述控制裝置被配置為使得當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行初期擴(kuò)散燃燒，其中在所述氣缸內(nèi)的燃燒已經(jīng)開始之后的較早期間的預(yù)定期間內(nèi)的平均發(fā)熱率與執(zhí)行所述初期低溫燃燒的期間內(nèi)的平均發(fā)熱率基本相同。
全文摘要
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷和中負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行由初期低溫燃燒、預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒構(gòu)成的一連串燃燒模式。通過在執(zhí)行用于降低在氣缸內(nèi)的氧和燃料噴霧之間的會(huì)遇率的操作的同時(shí)執(zhí)行少量燃料噴射來實(shí)施初期低溫燃燒。因此，限制了NOx的生成。同時(shí)將發(fā)熱率保持為低。通過從初期低溫燃燒接收熱量來執(zhí)行預(yù)混燃燒，并且限制了煙塵的生成。在燃料通過預(yù)混燃燒的燃燒場時(shí)實(shí)施擴(kuò)散燃燒，并且，當(dāng)燃料噴射正時(shí)被控制時(shí)，可以在上述一連串燃燒模式中適當(dāng)?shù)卣{(diào)整使發(fā)熱率最大化的正時(shí)。因此，可以控制抑制NOx的生成以及煙塵的生成，同時(shí)確保要求扭矩。
文檔編號(hào)F02D41/38GK102414426SQ200980158930
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者灘光博 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社