本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備。

背景技術(shù)：

所謂的柴油燃燒具有比由火花點火導致的燃燒更高的熱效率，在柴油燃燒中燃料被直接噴射到燃燒室中的壓縮空氣中、自燃并且通過擴散燃燒而燃燒。近年來，為了在汽油機中利用柴油燃燒的這一優(yōu)點，已經(jīng)開發(fā)了用于使汽油自燃并通過擴散燃燒而燃燒的技術(shù)。

例如，在PTL1中公開的技術(shù)中，在壓縮沖程的第一半程期間通過缸內(nèi)噴射閥執(zhí)行第一燃料噴射，以產(chǎn)生在整個燃燒室中的基本同類的空氣-燃料混合物。然后，火花點燃通過第一燃料噴射產(chǎn)生的空氣-燃料混合物。此后，執(zhí)行第二燃料噴射以燃燒噴射的燃料。通過這種燃燒，燃燒室中的溫度和壓力升高以使剩余燃料自燃。

PTL2公開了使在有可能發(fā)生爆震的汽油機的相對較高的負荷運行范圍中發(fā)生擴散燃燒的技術(shù)。在PTL2中公開的技術(shù)中，在有可能發(fā)生爆震的運行范圍中，在壓縮沖程的上死點之前的時間在氣缸中執(zhí)行第一燃料噴射，以通過火花點火燃燒噴射的燃料。然后，在壓縮沖程的上死點之后的時間在氣缸中執(zhí)行第二燃料噴射(在這時，通過燃燒升高燃燒室中的壓力)，以通過擴散燃燒使噴射的燃料燃燒。在這個技術(shù)中，取決于發(fā)動機速度，在整個燃燒室中產(chǎn)生同類空氣-燃料混合物的同類燃料噴射或僅在燃燒室的內(nèi)部空間的一部分中產(chǎn)生空氣-燃料混合物的分層燃料噴射被選擇性地執(zhí)行為第一燃料噴射。

PTL3公開了一種用于使用具有相對較高自燃溫度的燃料天然氣使柴油燃燒的技術(shù)。在PTL3中公開的技術(shù)中，在壓縮沖程的早期階段或中間階段中的時間在燃燒室的指定火花點火區(qū)域中執(zhí)行燃料噴射，以產(chǎn)生可被火花點火的空氣-燃料混合物。緊在壓縮沖程的上死點之前的時間點燃在該火花點火區(qū)域中產(chǎn)生的空氣-燃料混合物。由此，在燃燒室中建立能使天然氣自燃的高溫高壓條件。此后，在高溫高壓條件下將燃料直接噴射到燃燒室中，以通過柴油燃燒而燃燒。

[引文列表]

[專利文獻]

[PTL1]日本專利申請公開No.2002-276442

[PTL2]日本專利申請公開No.2007-064187

[PTL3]日本專利申請公開No.2003-254105

技術(shù)實現(xiàn)要素：

[技術(shù)問題]

在具有像汽油一樣相對較高的自燃溫度的燃料通過柴油燃燒而燃燒的情況中，當噴射到燃燒室中的燃料量響應于發(fā)動機負荷的增加而增加時，存在可能局部出現(xiàn)氧氣量相對于燃料不充分的情況而導致所產(chǎn)生的煙量增加的可能性。考慮到這個問題提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于使用具有相對較高自燃溫度的燃料在內(nèi)燃機中帶來具有減少的煙量的柴油燃燒。

[問題的解決方案]

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，在壓縮沖程期間通過能夠?qū)⑷剂蠂娚涞絻?nèi)燃機的燃燒室中的燃料噴射閥來執(zhí)行第一噴射，并且通過火花點火來點燃由第一噴射噴射的燃料(其有時將被稱為“第一噴射燃料”)。此后，在壓縮沖程的上死點之前的時間開始第二噴射，該第二噴射主要確定內(nèi)燃機的動力。因此，通過由第一噴射燃料的火花點火所產(chǎn)生的火焰來開始由第二噴射噴射的燃料(其有時將被稱為“第二噴射燃料”)的燃燒，并且出現(xiàn)燃料的自燃和擴散燃燒。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中，除了第一噴射和第二噴射之外，還執(zhí)行第三噴射。在壓縮沖程期間的第一噴射之前的時間執(zhí)行第三噴射。在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒來燃燒由第三噴射噴射的燃料(其有時將被稱為“第三噴射燃料”)。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“第一噴射”、“第二噴射”和“第三噴射”僅用于方便地在一個燃燒循環(huán)過程中執(zhí)行的燃料噴射之間進行區(qū)分。

更具體地，根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備包括：

燃料噴射閥，所述燃料噴射閥能夠?qū)⑷剂蠂娚涞絻?nèi)燃機的燃燒室中；

點火裝置，所述點火裝置相對于所述燃料噴射閥的位置被設(shè)定成使得通過所述燃料噴射閥噴射的燃料噴霧穿過能點火區(qū)域并且所述點火裝置能直接點燃所述燃料噴霧；以及

燃燒控制裝置，所述燃燒控制裝置在壓縮沖程期間的第一噴射時間通過所述燃料噴射閥執(zhí)行第一噴射，通過所述點火裝置點燃由所述第一噴射形成的預噴霧，并且在通過所述點火裝置點燃所述預噴霧之后且在所述壓縮沖程的上死點之前的第二噴射時間開始通過所述燃料噴射閥執(zhí)行第二噴射，其中在所述第一噴射時間與所述第二噴射時間之間具有預定第一噴射間隔，所述第一噴射間隔被設(shè)定成使得通過由所述預噴霧的點火產(chǎn)生的火焰來開始由所述第二噴射噴射的燃料的燃燒，從而使燃料的自燃出現(xiàn)并且使由所述第二噴射噴射的一部分燃料通過擴散燃燒而燃燒，

其中，在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中，除了所述第一噴射和所述第二噴射之外，所述燃燒控制裝置還在所述壓縮沖程期間在所述第一噴射時間之前的第三噴射時間執(zhí)行第三噴射，其中所述第一噴射與所述第三噴射之間具有第二噴射間隔，所述第二噴射間隔被設(shè)定成使得通過所述第三噴射噴射的燃料在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒來燃燒。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，點火設(shè)備相對于燃料噴射閥的位置被設(shè)定成使得點火設(shè)備可直接點燃經(jīng)過的燃料噴霧，該燃料噴霧是通過燃料噴射閥噴射并且通過能點火區(qū)域的燃料噴霧。在已知的點燃燃料噴霧的典型模式中，通過當進氣門打開時在燃燒室中形成的氣流或利用位于活塞頂部上的腔體等的形狀，將空氣-燃料混合物帶到點火裝置的能點火區(qū)域，使得通過點火裝置點燃燃料噴霧。在這種通常使用的點火模式中，為了能使燃料噴霧的點火令人滿意，通過氣缸中的活塞的位置以及進氣門的打開時間和其他因素來限制通過噴射閥執(zhí)行噴射的噴射時間。與此相反，在根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備中，由于燃料噴射閥和點火裝置的相對位置如上所述地相對于彼此設(shè)定，所以燃料噴射時間和點火時間的控制具有非常高的靈活性，使得能夠通過燃燒控制裝置進行燃料噴射的控制，這將在后文描述。優(yōu)選地，本發(fā)明使用的點火裝置適于能夠不考慮進氣門的打開時間或內(nèi)燃機的活塞位置而在期望的時間直接點燃通過燃料噴射閥噴射的經(jīng)過的燃料噴霧。

在根據(jù)本發(fā)明的燃燒控制中，在壓縮沖程期間在第一噴射時間執(zhí)行第一噴射，并且通過點火裝置點燃由第一噴射燃料形成的預噴霧。然后，在壓縮沖程的上死點之前的第二點火時間開始第二點火之后，發(fā)生燃料的自燃和擴散燃燒。雖然在壓縮沖程的上死點之前的時間開始第二噴射，但其可以持續(xù)經(jīng)過上死點。

第一噴射時間與第二噴射時間之間的間隔是預定第一噴射間隔。第一噴射間隔被設(shè)定成使得通過由預噴霧的點火產(chǎn)生的火焰開始第二噴射燃料的燃燒。換言之，第一點火時間不被設(shè)定為在壓縮沖程期間的任意時間，而是相對于第二噴射時間被設(shè)定成使得第一噴射燃料的點火可產(chǎn)生用作用于第二噴射燃料的燃燒的點火源的火焰。在第二噴射燃料的燃燒開始之后，燃燒室中的溫度和壓力升高，使得發(fā)生燃料的自燃，并且通過擴散燃燒來燃燒第二噴射燃料的至少一部分。在通過由點火裝置的點火開始的燃燒中燃燒的燃料僅是第一噴射燃料的一部分，并且在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒來燃燒第一噴射燃料的大部分。因此，在上述燃燒控制中，第一噴射燃料和第二噴射燃料兩者都帶來內(nèi)燃機的動力。因此，能夠帶來具有高熱效率的柴油燃燒。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，隨著內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷增加，需要增加噴射到燃燒室中的燃料量。然而，由于在壓縮沖程的上死點附近的時間(在此時燃燒室中的壓力非常高)執(zhí)行第二噴射，所以通過燃燒噴射閥噴射的燃料噴霧的穿透非常低。換言之，通過第二噴射噴射的燃料噴霧難于廣泛地傳播。因此，如果第二燃料噴射量增加得過多，則存在于第二噴射燃料的噴霧周圍的氧氣量或可用于第二噴射燃料的燃燒的氧氣量相對于燃料量變得不充足，這可能導致產(chǎn)生的煙增加。

如上面描述的，大部分的第一噴射燃料不通過由點火裝置的點火而燃燒，而是在執(zhí)行第二噴射時在燃燒室中剩余不燃燒。因此，隨著第一燃料噴射量代替或與第二噴射燃料一起增加，在第二噴射時剩余在燃燒室中的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量也增加。然而，如果第一燃料噴射量增加得過多，則當執(zhí)行第二噴射時，存在于燃燒室中的第一燃料的未燃燒殘余物和第二燃料重疊(或共存)的區(qū)域周圍的氧氣量或可用于在該區(qū)域中存在的燃料的燃燒的氧氣量相對于燃料量變得不充足，這可能導致產(chǎn)生的煙的增加。

因此，如果第一噴射和/或第二噴射中的燃料噴射量增加得過多，則存在產(chǎn)生的煙量會增加的可能性。鑒于此，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高高于預定負荷的運行范圍中，除了第一噴射和第二噴射之外，燃燒控制裝置還執(zhí)行第三噴射。上述的預定負荷是發(fā)動機負荷的閾值，在該閾值以上，在一個燃燒循環(huán)中需要噴射到燃燒室中的燃料量相對較大并且第一燃料噴射量或第二燃料噴射量的增加可導致產(chǎn)生的煙量的增加。在壓縮沖程期間的第一噴射時間之前的第三噴射時間執(zhí)行第三噴射。第一噴射時間與第三噴射時間之間的間隔是預定第二噴射間隔。第二噴射間隔被確定成使得在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒來燃燒第三噴射燃料。在壓縮沖程期間的第一噴射時間之前的時間段中，燃燒室中的壓力相對較低。因此，噴射到燃燒室中的燃料傾向于廣泛地傳播。雖然通過第一噴射燃料的預噴霧的點火產(chǎn)生火焰，但在燃燒室中的遠離火焰的位置處的燃料難于在由火焰開始的燃燒中燃燒。因此，適當?shù)卣{(diào)節(jié)第一噴射時間與第三噴射時間之間的間隔能夠使在第一噴射之后未通過由預噴霧的點火產(chǎn)生的火焰燃燒的大部分第三噴射燃料在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒而燃燒。換言之，第三噴射時間不被設(shè)定為在壓縮沖程期間的第一噴射時間之前的任意時間，而是相對于第一噴射時間被設(shè)定成使得在開始第二噴射之后可通過自燃或擴散燃燒來燃燒第三噴射燃料的至少一部分。由此，在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒來燃燒第三噴射燃料，使得不僅第一噴射燃料和第二噴射燃料而且第三噴射燃料也帶來內(nèi)燃機的動力。因此，即使當除了第一噴射和第二噴射還執(zhí)行第三噴射時，也可帶來具有高熱效率的柴油燃燒。

在執(zhí)行第二噴射時，與第一噴射燃料的未燃燒殘余物相比，第三噴射燃料已經(jīng)在內(nèi)燃機中更廣泛地傳播，這是因為第三噴射時間在第一噴射時間之前。因此，雖然在執(zhí)行第二噴射時在燃燒室中存在第三噴射燃料，但與第一噴射燃料的未燃燒殘余物相比，第三噴射燃料不太可能與第二噴射燃料重疊。因此，與第一噴射燃料和第二噴射燃料相比，第三噴射燃料不太可能引起煙。

在發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中，在執(zhí)行第三噴射的情況下，第一燃料噴射量和第二燃料噴射量中的至少一個可以小于在發(fā)動機負荷高于預定范圍的運行范圍中僅通過第一噴射和第二噴射而不執(zhí)行第三噴射來噴射內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷要求的燃料量的情況。因此，能在減少的煙的情況下帶來柴油燃燒。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中，燃燒控制裝置響應于發(fā)動機負荷來增加第三燃料噴射量并使第三噴射時間提前。通過使第三燃料噴射量響應于發(fā)動機負荷的增加而增加，第一燃料噴射量的增加和第二燃料噴射量的增加可以變小。此外，使第三噴射時間提前導致第二噴射間隔的增加，該第二噴射間隔是第三噴射時間與第一噴射時間之間的間隔。因此，即使第三燃料噴射量增加，也可防止第三噴射燃料被在第一噴射之后由預噴霧的點火產(chǎn)生的火焰燃燒。第三噴射時間提前得越多，則在執(zhí)行第三噴射時燃燒室中的壓力越低，并因此，通過燃料噴射閥噴射的燃料噴霧的穿透就越高。換言之，通過第三噴射噴射的燃料噴霧趨于在燃燒室中更廣泛地傳播。因此，第三噴射燃料不可能引起煙。因此，在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷較高的運行范圍中，也可在具有減少的煙的情況下帶來柴油燃燒。

如上面描述的，內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中，在第三噴射中的燃料噴射量響應于發(fā)動機負荷的增加而增加的情況下，響應于發(fā)動機負荷的增加的總?cè)剂蠂娚淞康脑黾拥陌俜种迨蚋嗫梢杂傻谌龂娚渲械娜剂蠂娚淞康脑黾咏M成，并且總?cè)剂蠂娚淞康脑黾拥氖Ｓ嗖糠挚梢杂稍诘谝粐娚浜偷诙娚渲械闹辽僖粋€噴射的燃料噴射量的增加組成。即使當內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷增加時，通過保持第一燃料噴射量和第二燃料噴射量的和的增加小于總?cè)剂蠂娚淞康脑黾拥陌俜种迨?，產(chǎn)生的煙量也可以保持較小。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高于預定負荷并執(zhí)行第三噴射的運行范圍中，燃燒控制裝置可不考慮發(fā)動機負荷而將第二噴射中的燃料噴射量保持在固定量。在這種情況下，在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中，即使當發(fā)動機負荷增加時第二燃料噴射量也不增加，但第一燃料噴射量和第三燃料噴射量中的至少一個燃料噴射量增加。因此，可以防止由于第二燃料噴射量的增加所產(chǎn)生的煙量的增加。在根據(jù)本發(fā)明的燃燒控制中，必須在第二噴射之后發(fā)生燃料的自燃，如上文描述的。如果第二燃料噴射量過大，則燃燒室中的溫度被第二噴射燃料的蒸發(fā)潛熱降低，這可能導致不穩(wěn)定燃燒。在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中，通過不考慮發(fā)動機負荷而將第二噴射中的燃料噴射量保持在固定量，可以防止由于第二噴射燃料的蒸發(fā)潛熱所引起的不穩(wěn)定燃燒。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，在發(fā)動機負荷高于預定負荷且執(zhí)行第三噴射的運行范圍中，燃燒控制裝置可不考慮發(fā)動機負荷而將第一噴射中的燃料噴射量保持在固定量。在這種情況下，在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中，即使在發(fā)動機負荷增加時第一燃料噴射量也不增加，但第二燃料噴射量和第三燃料噴射量中的至少一個燃料噴射量增加。因此，可以防止由于第一燃料噴射量的增加所產(chǎn)生的煙量的增加。

在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷等于或低于預定負荷的運行范圍中，燃燒控制裝置可以響應于發(fā)動機負荷的增加而增加第一燃料噴射量并使第一噴射時間提前。使第一噴射時間提前有助于由第一噴射噴射的燃料噴霧的廣泛擴散。因此，通過在增加第一燃料噴射量時使第一噴射時間提前，在執(zhí)行第二噴射時剩余在燃燒室中的并受到自燃或擴散燃燒的第一噴射燃料的未燃燒殘余物的量可以增加。因此，可以改進熱效率。然而，與第三噴射燃料相比，第一噴射燃料更可能引起煙。因此，在發(fā)動機負荷高于預定負荷且執(zhí)行第三噴射的運行范圍中，可不考慮發(fā)動機負荷而將第一燃料噴射量保持在固定量，甚至在發(fā)動機負荷等于或低于預定負荷且不執(zhí)行第三噴射的運行范圍中第一燃料噴射量響應于發(fā)動機負荷的增加而增加的情況下也是如此。在這種情況下，第一燃料噴射量可保持在比在發(fā)動機負荷等于或低于預定負荷的運行范圍中的第一燃料噴射量的最大值小的固定量，并且第一噴射時間可保持在比在發(fā)動機負荷等于或低于預定負荷的運行范圍中的最提前第一噴射時間晚的固定時間。在這種情況下，在發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中，與在發(fā)動機負荷等于或低于預定負荷的運行范圍中第一燃料噴射量保持于在第一燃料噴射量的最大值的情況相比，可使源自第一噴射燃料的煙量較小。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，在燃燒控制裝置適于在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中響應于發(fā)動機負荷的增加而增加第三噴射的燃料噴射量的情況下，預定負荷可以是與第一噴射中的燃料噴射量的上限值和第二噴射中的燃料噴射量的上限值的和對應的發(fā)動機負荷。第一噴射中的燃料噴射量的上限值和第二噴射中的噴射量的上限值被設(shè)定用于相應的燃料噴射作為噴射量，在該噴射量的情況下，源自第一/第二噴射燃料的煙量達到許用范圍的上限。在預定負荷被設(shè)定成與第一噴射中的燃料噴射量的上限值和第二噴射中的燃料噴射量的上限值的和對應的發(fā)動機負荷的情況下，如果也在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中僅通過第一噴射和第二噴射而不執(zhí)行第三噴射來引起柴油燃燒，則煙量將超過許用范圍的上限。因此，在內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷高于預定負荷的運行范圍中，第三噴射中的燃料噴射量響應于發(fā)動機負荷的增加而增加。由此，在將煙量保持在許用范圍內(nèi)的同時，可擴大引起柴油燃燒的運行范圍。

[本發(fā)明的有益效果]

根據(jù)本發(fā)明，可以使用具有相對較高自燃溫度的燃料在內(nèi)燃機中在煙量減少的情況下引起柴油燃燒。

附圖說明

圖1是示出了應用本發(fā)明的實例的內(nèi)燃機的進氣和排氣系統(tǒng)的總體構(gòu)造的視圖。

圖2是示出了通過圖1所示的內(nèi)燃機所配備有的點火裝置的點火模式的視圖。

圖3是示出了在本發(fā)明的實例中執(zhí)行的基本燃燒控制的視圖。

圖4是示出了在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實例的基本燃燒控制的情況下的燃燒室中的熱釋放率的變化的圖表。

圖5是示出了在根據(jù)本發(fā)明的實例的基本燃燒控制中執(zhí)行第一噴射的情況下的第一噴射燃料的燃燒效率與第一燃料噴射量之間關(guān)系的圖表。

圖6是示出了在根據(jù)本發(fā)明的實例的基本燃燒控制中對于不同模式在內(nèi)燃機中的熱釋放率的變化，其中所述不同模式之間具有不同的第一燃料噴射量與第二燃料噴射量的比。

圖7是示出了在根據(jù)本發(fā)明的實例的基本燃燒控制中的第一噴射間隔Di1與內(nèi)燃機的熱效率之間關(guān)系的圖表。

圖8示出了在根據(jù)本發(fā)明的實例的基本燃燒控制中在第二噴射時間Tm固定在壓縮沖程的上死點之前的指定時間并且第一噴射時間Tp改變的情況下所產(chǎn)生的煙量變化和熱效率變化。

圖9示出了在本發(fā)明的實例中在執(zhí)行基本燃燒控制的情況與執(zhí)行高負荷燃燒控制的情況之間的燃燒室中的熱釋放率變化的改變。

圖10示出了與根據(jù)本發(fā)明的實例的高負荷燃燒控制中的第三燃料噴射量Spp中的變化有關(guān)的內(nèi)燃機1的熱效率變化和產(chǎn)生的煙量的變化。

圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的實例1的燃燒控制的控制流程的一部分的流程圖。

圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的實例1的燃燒控制的控制流程的另一部分的流程圖。

圖13示出了在根據(jù)本發(fā)明的實例1的燃燒控制中使用的控制映射。

圖14示出了在根據(jù)本發(fā)明的實例1的燃燒控制中使用的修改的控制映射。

圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明的實例2的燃燒控制的控制流程的一部分的流程圖。

圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明的實例2的燃燒控制的控制流程的另一部分的流程圖。

圖17是示出了在根據(jù)本發(fā)明的實例2的燃燒控制中使用的控制映射。

圖18示出了在根據(jù)本發(fā)明的實例2的燃燒控制中使用的修改的控制映射。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的具體實施例。將結(jié)合實施例描述的部件的尺寸、材料、形狀、相對布置以及其它特征并非旨在將本發(fā)明的技術(shù)范圍僅限于此，除非特別聲明。

[實例1]

圖1是示出了應用本發(fā)明的實例的內(nèi)燃機的進氣和排氣系統(tǒng)的總體構(gòu)造的視圖。在圖1中所示的內(nèi)燃機1是具有多個氣缸的四沖程循環(huán)火花點火內(nèi)燃機(汽油發(fā)動機)。圖1僅示出了多個氣缸中的一個。

在內(nèi)燃機1的每個氣缸2中，活塞3以可滑動的方式設(shè)置。活塞3通過連接桿4與輸出軸(曲軸)聯(lián)接，附圖中未示出該輸出軸。氣缸2的內(nèi)部與進氣端口7和排氣端口8連通。進氣端口7的打開到氣缸2內(nèi)的端部通過進氣門9打開/關(guān)閉。排氣端口8的打開到氣缸2內(nèi)的端部通過排氣門10打開/關(guān)閉。進氣門9和排氣門10分別被在附圖中未示出的進氣凸輪和排氣凸輪驅(qū)動以打開/關(guān)閉。

而且，每個氣缸2均設(shè)置有用于將燃料噴射到氣缸中的燃料噴射閥6。燃料噴射閥6布置在形成于氣缸2中的燃燒室的頂部的中心處。此外，可點燃通過燃料噴射閥6噴射的燃料的火花塞設(shè)置在內(nèi)燃機1的氣缸蓋中。具體地，燃料噴射閥6具有噴射端口6a，燃料可通過該噴射端口在如圖2所示的16(十六)個方向上幾乎輻射狀地噴射?；鸹ㄈ?相對于燃料噴射閥6的位置被布置成使得從噴射端口6a噴射的至少一個燃料噴霧穿過火花塞5能夠點火的區(qū)域5a，并且使得由此穿過這個區(qū)域5a的燃料噴霧可被在區(qū)域5a中的電極之間產(chǎn)生的火花直接點燃?；鸹ㄈ?位于兩個進氣門9之間使得它不會干擾進氣門9和排氣門10的操作。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的點火裝置的位置不限于兩個進氣門之間的位置。

如上述構(gòu)造的火花塞5和燃料噴射閥6可實施噴霧引導燃燒。換言之，火花塞5(其以能夠直接點燃通過燃料噴射閥6噴射的燃料的方式布置)和燃料噴射閥6適于能夠在任意期望時間點燃穿過區(qū)域5a的噴射燃料而不考慮內(nèi)燃機1的進氣門9的打開時間或活塞3的位置。空氣引導燃燒和壁引導燃燒也已知為通過火花塞直接點燃通過燃料噴射閥噴射的燃料的傳統(tǒng)燃燒方法。在空氣引導燃燒中，通過燃料噴射閥噴射的燃料借助于通過進氣門的打開而流動到燃燒室中的空氣被運送到火花塞附近并且由火花塞點燃。在壁引導燃燒中，噴射燃料利用設(shè)置在活塞頂部上的腔體的形狀被運送到火花塞附近并且由火花塞點燃。在空氣引導燃燒和壁引導燃燒的情況下，除非達到用于打開進氣門的預定時間并且預定活塞位置建立，否則難于執(zhí)行燃料噴射和點火。與空氣引導燃燒和壁引導燃燒相比，根據(jù)這個實例的噴霧引導燃燒允許非常靈活的燃料噴射和點火正時控制。在這個實例中，如圖2所示，燃料噴射閥6和火花塞5被布置成使得從噴射端口6a噴射的一個燃料噴霧撞擊火花塞5的電極。然而，火花塞5的能點火區(qū)域不限于電極之間的區(qū)域5a而也包括電極周圍的區(qū)域。因此，不一定需要從噴射端口6a噴射的燃料噴霧撞擊火花塞的電極。換言之，不一定需要火花塞5a定位成與從噴射端口6a的燃料噴射的方向成直線(即，在燃料噴霧的中心軸線上)。即使在從噴射端口6a噴射的燃料噴霧與火花塞5的電極偏置的情況下，只要燃料噴霧穿過能點火區(qū)域，也能引起通過在火花塞5的電極之間產(chǎn)生的火花啟動的噴霧引導燃燒。因此，在這個實例中，需要將火花塞5相對于燃料噴射閥6的位置布置成使得能引起噴霧引導燃燒。因此，火花塞5可與從噴射端口6a的燃料噴射的方向(即，燃料噴霧的中心軸線)偏置。

回到圖1，進氣端口7與進氣通路70連通。進氣通路70設(shè)置有節(jié)氣門71。空氣流量計72設(shè)置在節(jié)氣門71上游的進氣通路70中。另一方面，排氣端口8與排氣通路80連通。用于凈化從內(nèi)燃機1排放的排氣的排氣凈化催化劑81設(shè)置在排氣通路80中。如將在后文描述的，從內(nèi)燃機1排放的排氣具有比化學計量比稀薄的空燃比，并且能夠去除具有這種稀薄的空燃比的排氣中的NOx的選擇性催化還原NOx催化劑以及能夠捕獲排氣中的顆粒物(PM)的過濾器可被用作排氣凈化催化劑81。

此外，電子控制單元(ECU)20附設(shè)于內(nèi)燃機1。ECU20是控制內(nèi)燃機1和排氣凈化設(shè)備等的操作狀態(tài)的單元。ECU20與前述的空氣流量計72、曲柄位置傳感器21和加速器位置傳感器22電連接，并且傳感器的測量值被輸入至ECU20。由此，ECU20可識別內(nèi)燃機1的操作狀態(tài)，諸如基于空氣流量計71的測量值的進氣量、基于曲柄位置傳感器21的測量值計算的發(fā)動機速度以及基于加速器位置傳感器22的測量值計算的發(fā)動機負荷。ECU20還與燃料噴射閥6、火花塞5和節(jié)氣門71等電連接。這些部件由ECU20控制。

<基本燃燒控制>

現(xiàn)將參考圖3描述在具有上述構(gòu)造的內(nèi)燃機中進行的基本燃燒控制。圖3(a)從圖的左邊到右邊以時間順序示意性地示出了在內(nèi)燃機1中進行的燃燒控制中的燃料噴射和點火的過程(見圖3(a)的上行)以及與被認為由于該燃料噴射和點火而在燃燒室中連續(xù)出現(xiàn)的與燃燒有關(guān)的現(xiàn)象(見圖3(a)的下行)。圖3(b)示出了包括在圖3(a)所示的燃料噴射中的第一噴射及第二噴射與在時間線上的點火之間的關(guān)系。圖3所示的模型僅被給出作為示出了這個實例中的基本燃燒控制的原理圖，并且本發(fā)明不應被視為限于這個模型。

在這個實例的基本燃燒控制中，在一個燃燒循環(huán)中由燃料噴射閥6進行第一噴射和第二噴射。第一噴射是在壓縮沖程期間進行的燃料噴射。第二噴射是在第一噴射之后且在壓縮沖程的上死點(TDC)之前開始的燃料噴射。雖然在上死點之前開始第二噴射，但它可持續(xù)經(jīng)過上死點。如圖3(b)所示，第一噴射的開始時間(后文中將簡化表示為“第一噴射時間”)由Tp表示，并且第二噴射的開始時間(在后文中將簡化為“第二噴射時間”)由Tm表示。第一噴射時間與第二噴射時間之間的間隔(Tm-Tp)被限定為第一噴射間隔Di1。通過第一噴射的燃燒被執(zhí)行為上述噴霧引導燃燒。也就是說，使用火花塞5點燃由第一噴射噴射的燃料(在下文中將被稱為“第一噴射燃料”)的預噴霧。該點火時間由Ts表示，如圖3(b)所示，并且從第一噴射的開始到點火時間的間隔(Ts-Tp)被限定為點火間隔Ds。

在下面，將描述根據(jù)本發(fā)明的基本燃燒控制的過程。

(1)第一噴射

在基本燃燒控制中，在一個燃燒循環(huán)中，首先在壓縮沖程期間在第一噴射時間Tp執(zhí)行第一噴射。第一噴射時間Tp與第二噴射時間Tm關(guān)聯(lián)地確定，這將在后面進行描述。在執(zhí)行第一噴射時，通過燃料噴射閥6噴射的第一噴射燃料的預噴霧穿過燃燒室中的火花塞5的能點火區(qū)域5a，如圖2所示。緊在開始第一噴射之后，第一噴射燃料的預噴霧未在燃燒室中廣泛地擴散，而是在噴霧噴射流的前端周圍卷入空氣同時，通過噴射的穿透力而在燃燒室中行進。因此，第一噴射燃料的預噴霧在燃燒室中產(chǎn)生分層的空氣-燃料混合物。

(2)第一噴射燃料的點火

在從第一噴射時間Tp開始的預定點火間隔Ds之后的點火時間Ts通過火花塞5點燃由此分層的第一噴射燃料的預噴霧。如上面描述的，由于第一噴射燃料被分層，所以火花塞5周圍的局部空燃比處于即使第一燃料噴射量(即，第一噴射燃料的量)小也允許通過該點火而燃燒的水平。通過該點火，引起第一噴射燃料的噴霧引導燃燒。換言之，點火間隔Ds被設(shè)定成使得可引起噴霧引導燃燒。除了由通過活塞3的壓縮效應引起的溫度升高之外，在燃燒室中還通過出現(xiàn)噴霧引導燃燒引起溫度升高。然而，通過噴霧引導燃燒所燃燒的燃料僅是第一噴射燃料的一部分，并且第一噴射燃料的大部分未通過由火花塞5的點火所引起的燃燒而燃燒，而是在點火之后剩余在燃燒室中作為“未燃燒殘余燃料”。這是因為由第一噴射燃料形成的分層空氣-燃料混合物的空燃比在相對遠離火花塞的電極間區(qū)域的區(qū)域中很高使得火焰不能蔓延到這個區(qū)域中。然而，未燃燒殘余燃料暴露于起燃燒室中的第一噴射燃料的一部分的燃燒導致的高溫環(huán)境。因此，期望的是，通過在不引起燃燒的條件下的低溫氧化，使至少一部分未燃燒殘余燃料在其性能上重新形成為具有改進的燃燒性。然而，應注意的是，在本發(fā)明的上下文中，第一噴射燃料的未燃燒殘余物指的是在由火花塞5的點火所引起的燃燒中未被燃燒的未燃燒狀態(tài)下剩余在燃燒室中的一部分第一噴射燃料，并且未燃燒殘余燃料不一定處于顯示指定性能的狀態(tài)中。

(3)第二噴射

在從第一噴射時間Tp的第一噴射間隔Di1之后且在壓縮沖程的上死點之前的第二噴射時間Tm(換言之，在從由火花塞5的點火時間Ts起經(jīng)過等于Di-Ds的時間之后的時間Tm)開始通過燃料噴射閥6的第二噴射。在這個內(nèi)燃機1中，第二噴射燃料自燃并通過擴散燃燒而燃燒以帶來發(fā)動機動力，如將在后面描述。因此，第二噴射時間Tm被設(shè)定成使得由發(fā)動機負荷和其他因素確定的一定量的第二噴射燃料的燃燒所獲得的發(fā)動機動力幾乎最大化。(這個噴射時間在后文中將被稱為“適當噴射時間”)。通過由作為點火源的第一噴射燃料的預噴霧的點火所產(chǎn)生的火焰開始第二噴射燃料的燃燒。換言之，第一噴射間隔Di1被設(shè)定成使得第二噴射時間Tm被設(shè)定為適當噴射時間并且使得通過由預噴霧的點火產(chǎn)生的火焰開始第二噴射燃料的燃燒。如果第二噴射時間Tm和第一噴射間隔Di1以這種方式設(shè)定，則需確定第一噴射時間Tp。在第二噴射燃料的燃燒開始之后，燃燒室中的溫度進一步升高。因此，第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料在升高的溫度場中自燃并且通過擴散燃燒而燃燒。與此關(guān)聯(lián)地，在增強了第一噴射燃料的未燃燒殘余物的可燃性的情況下，期望進一步促進在開始第二噴射之后的燃料的自燃。

如上文描述的，在根據(jù)這個實例的基本燃燒控制中，通過第一噴射、點火和第二噴射引起上述一系列燃燒的發(fā)生。在本說明書中，能使得通過由第一噴射燃料的預噴霧的點火所產(chǎn)生的火焰開始第二噴射燃料的燃燒并且然后能使得第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料自燃并通過擴散燃燒而燃燒的第一噴射和第二噴射之間的關(guān)系將被稱為“第一-第二噴射關(guān)系”。換言之，根據(jù)這個實施例的基本燃燒控制適于通過第一噴射燃料的點火來執(zhí)行處于第一-第二噴射關(guān)系中的第一噴射和第二噴射。

圖4示出了在執(zhí)行根據(jù)這個實例的基本燃燒控制的情況下燃燒室中的熱釋放率的變化。圖4示出了在內(nèi)燃機1的發(fā)動機速度為2000rpm的情況下與四個不同控制模式L1至L4對應的熱釋放率的變化。在這些控制模式L1至L4中，雖然第一噴射時間Tp、第一燃料噴射量(即，第一噴射的持續(xù)時間)、第二噴射時間Tm和點火時間Ts在這些控制模式之中是相同的，但第二燃料噴射量(即，第二噴射的持續(xù)時間)在這些控制模式中是變化的。具體地，第二燃料噴射量被改變?yōu)槔鏛1>L2>L3>L4。因此，圖4示出了在建立第一-第二噴射關(guān)系的假定下由第二燃料噴射量的改變引起的熱釋放率的變化的改變。

在圖4中，熱釋放率在由虛線包圍的部分Z1中示出第一峰值。這個第一峰值表示通過由點火開始的第一噴熱燃料的燃燒所產(chǎn)生的熱(即，由噴霧引導燃燒產(chǎn)生的熱)。在熱釋放率示出第一峰值的時間，尚未執(zhí)行第二噴射，并且在燃燒室中呈現(xiàn)出通過第一噴射燃料的點火所產(chǎn)生的火焰和未燃燒殘余燃料(其為第一噴射燃料的未通過點火而燃燒的部分)。現(xiàn)在，將參考圖5描述第一噴射燃料的未燃燒殘余物。圖5示出了在根據(jù)基本燃燒控制執(zhí)行第一噴射的情況下對于三種燃燒狀態(tài)L5至L7的第一燃料噴射量與第一噴射燃料的燃燒效率(其在下文中將被稱為“第一燃燒效率”)之間的關(guān)系。具體地，作為燃燒條件的第一噴射時間Tp和點火時間Ts以L5、L6和L7的順序被提前，同時點火間隔Ds或時間Tp與時間Ts之間的間隔是固定的。圖5示出了在僅執(zhí)行第一噴射和點火而不執(zhí)行第二噴射的情況下(即，在僅執(zhí)行噴霧引導燃燒的情況下)的上述關(guān)系。

第一燃燒效率和第一噴射燃料的未燃燒殘余物率處于由下列等式1表示的關(guān)系。具體地，燃燒效率越高，則未燃燒殘余物率越低。

[公式1]

(預噴射燃料的未燃燒殘余物率)＝1-(預噴射燃料的燃燒效率)

(等式1)

參考圖5，如果第一噴射時間Tp和點火時間Ts被提前(即，第一噴射間隔Di1增加)同時第一燃料噴射量固定，則第一噴射燃料的燃燒效率趨于減小，并且因此未燃燒殘余物率趨于增加。相反，即使第一燃料噴射量變化，也能夠通過調(diào)節(jié)第一噴射時間Tp和點火時間Ts的提前程度來保持第一噴射燃料的燃燒效率和未燃燒殘余物率恒定。如上面描述的，根據(jù)這個實例的基本燃燒控制可以通過控制燃料噴射量、第一噴射時間Tp和點火時間Ts(即，第一噴射間隔Di1)來控制第一噴射燃料的未燃燒殘余物率，第一噴射燃料的未燃燒殘余物率為第一-第二噴射關(guān)系的一個因素。

參考圖4，在熱釋放率示出第一峰值的時間之后且在壓縮沖程的上死點之前的時間開始第二噴射。然后，如前面描述的，通過由第一噴射燃料的預噴霧的點火所產(chǎn)生的火焰點燃第二噴射燃料以開始燃燒，并且此后，與第一噴射燃料的未燃燒殘余物一起自燃以通過擴散燃燒而燃燒。因此，在壓縮沖程的上死點之后的時間出現(xiàn)熱釋放率的第二峰值(其為最高峰值)。在圖4所示的情況下，隨著第二燃料噴射量增加(即，隨著第二噴射的持續(xù)時間增加)，熱釋放率的第二峰值的值增加，并且第二峰值出現(xiàn)的時間變得更晚。這意味著隨著第二燃料噴射量增加，第二噴射燃料的燃燒的持續(xù)時間增加。從此可推測出，第二噴射燃料和第一噴射燃料的未燃燒殘余物受到擴散燃燒或可被視為與擴散燃燒基本等同的燃燒。

將參考圖6描述在根據(jù)這個實例的基本燃燒控制中出現(xiàn)的燃料的自燃。圖6示出了對于兩個模式L8和L9的在燃燒室中的熱釋放率的變化，這兩個模式之間第一燃料噴射量與第二燃料噴射量的比是不同的，同時在一個燃燒循環(huán)中的總噴射量(即，第一燃料噴射量和第二燃料噴射量的總和)保持恒定。在圖6所示的情況下，內(nèi)燃機1的發(fā)動機速度為2000rpm。第一燃料噴射量的比例在模式L9中比在模式L8中更大。換言之，第一燃料噴射量在模式L9中比在模式L8中更大，并因此，第一噴射燃料的未燃燒殘余物也在模式L9中比在模式L8中更大。如將在圖6中可見，在壓縮沖程的上死點之后出現(xiàn)的熱釋放率的第二峰值的值在模式L9中比在模式L8中更大。此外，從熱釋放率的第二峰值的下降率(或圖表中的曲線在第二峰值之后的斜率)在模式L9中比在模式L8中更大?？梢酝茰y出：上述事實指出，在開始第二噴射之后，第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的由自燃引起的燃燒(即，通過自燃燃燒的燃料的比例更大且通過擴散燃燒燃燒的燃料的比例更小)在模式L9中比在模式L8中更被促進。從此可以看出，第一噴射燃料的未燃燒殘余物有助于在第二噴射之后促進自燃。本發(fā)明的發(fā)明人證實，在這個實例的基本燃燒控制中，在通過控制第一噴射時間Tp和點火時間Ts以及第一燃料噴射量使第一噴射燃料的未燃燒殘余物增加的情況下也促進在第二噴射之后的燃料的自燃?？傊?，在根據(jù)這個實例的基本燃燒控制中，通過控制與第一噴射和點火有關(guān)的參數(shù)以增加未燃燒殘余物率，能夠促進在第二噴射開始之后使第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料中的自燃。

如上面描述的，在根據(jù)這個實例的基本燃燒控制中，通過在由第一噴射和由火花塞5的點火所引起的噴霧引導燃燒之后執(zhí)行第二噴射，引起燃料的自燃和擴散燃燒發(fā)生。因此，由基本燃燒控制引起的燃燒類似于被稱為柴油燃燒的燃燒或者可被視為基本等同于柴油燃燒。因此，允許燃燒室中的空氣-燃料混合物的空燃比非常高或稀薄(在近似20到70之間的范圍中)。為了以這種稀薄的空燃比引起燃燒，在根據(jù)這個實例的燃燒控制中，節(jié)氣門71打開的程度大于用于汽油發(fā)動機的傳統(tǒng)燃燒控制(同類的化學計量控制)的情況。因此，可使內(nèi)燃機中的泵損失較小。此外，由于通過自燃和擴散燃燒引起有助于發(fā)動機動力的燃燒，所以可使內(nèi)燃機1中的冷卻損失小于同類的化學計量控制的情況。因此，根據(jù)這個實例的基本燃燒控制可獲得不能由用于汽油發(fā)動機的傳統(tǒng)燃燒控制獲得的高熱效率。

<第一-第二噴射關(guān)系>的描述

下面，將具體描述第一燃料噴射量、第二燃料噴射量和第一噴射間隔，它們是用于確立前述第一-第二噴射關(guān)系的相關(guān)技術(shù)因素。

第二噴射時間被設(shè)定為使內(nèi)燃機1的發(fā)動機動力幾乎最大化的適當噴射時間。因此，可通過增加第二燃料噴射量來一定程度地獲得由發(fā)動機負荷的增加的所要求的發(fā)動機動力。然而，由于在壓縮沖程的上死點附近的時間(此處，燃燒室中的壓力非常高)執(zhí)行第二噴射，所以由燃料噴射閥6噴射的燃料噴霧的穿透性非常低。換言之，由第二噴射噴射的燃料噴霧難于廣泛地擴散。為此，如果第二燃料噴射量增加得過多，則在第二噴射燃料的噴霧周圍存在的氧氣量或可用于第二噴射燃料的燃燒的氧氣量相對于燃料量不充分，這可能導致所產(chǎn)生的煙量的增加。此外，在根據(jù)這個實例的基本燃燒控制中，必須在第二噴射之后發(fā)生燃料的自燃。如果第二燃料噴射量過大，則存在燃燒室中的溫度可能被第二噴射燃料的蒸發(fā)潛熱降低以使燃燒不穩(wěn)定的可能性。

另一方面，在壓縮沖程期間的第一噴射時間Tp執(zhí)行第一噴射。因此，由火花塞5點燃的第一噴射燃料的燃燒可被認為反作用于內(nèi)燃機1的發(fā)動機動力。然而，在由點火引起的第一噴射燃料的預噴霧的燃燒中要求的僅僅是產(chǎn)生用作用于第二噴射燃料的燃燒的點火源的火焰。因此，由點火所引起的燃燒中燃燒的燃料僅是第一噴射燃料的一部分。因此，反作用于發(fā)動機動力的第一噴射燃料的噴霧引導燃燒的效果很小。在由火花塞5的點火所引起的燃燒中未燃燒的第一噴射燃料的未燃燒殘余物在第二噴射之后與第二噴射燃料一起在自燃和擴散燃燒中燃燒，以有助于發(fā)動機動力。因此，通過增加第一燃料噴射量并增加其未燃燒殘余物率，能一定程度地獲得由發(fā)動機負荷的增加所要求的發(fā)動機動力。

如前面描述的，第一噴射間隔Di1(其為在根據(jù)這個實例的基本燃燒控制中的第一噴射時間與第二噴射時間之間的間隔)被設(shè)定成使得通過由第一噴射燃料的預噴霧的點火所產(chǎn)生的火焰來開始第二噴射燃料的燃燒。此外，考慮總?cè)紵臒嵝?、第一噴射燃料的未燃燒殘余物量以及產(chǎn)生的煙量來確定第一噴射間隔Di1。

圖7示出了第一噴射間隔Di1與內(nèi)燃機1的熱效率之間的關(guān)系。圖7示出了在第一噴射間隔Di1改變而第一燃料噴射量、第二燃料噴射量和點火間隔Ds固定的情況下的這種關(guān)系。

在這個實例中，第一噴射以及繼其之后的第二噴射通過一個燃料噴射閥6執(zhí)行。由于其機械結(jié)構(gòu)，燃料噴射閥總體上具有可在連續(xù)執(zhí)行多次噴射中設(shè)定的最小噴射間隔。在圖7中，由于燃料噴射閥的6的機械限制而不可實行的第一噴射間隔的范圍(即，Di1在Di1a以下的范圍)被表示為機械限制范圍R1。另一方面，隨著第一噴射間隔Di1增加，在更接近于由第一噴射燃料的點火所開始的燃燒過程的結(jié)束的時間執(zhí)行第二噴射。在接近于燃燒過程結(jié)束的時間段中，由于第一噴射燃料的燃燒即將結(jié)束，所以難于通過由第一噴射燃料的燃燒所產(chǎn)生的火焰來開始第二噴射燃料的燃燒。為此，如果第一噴射間隔Di1過大，則存在可能不能夠燃燒第二噴射燃料的可能性，這會導致點火不良。在圖7中，第一噴射間隔Di1的有很大可能出現(xiàn)點火不良的范圍(即，Di1的在Di1b以上的范圍)被表示為點火不良出現(xiàn)范圍R2。點火不良出現(xiàn)范圍R2的下邊界(圖7中的Di1b)根據(jù)第一燃料噴射量而改變。如果第一燃料噴射量增加，則由點火開始的第一噴射燃料的燃燒的持續(xù)時間將持續(xù)較長時間段。然后，第二噴射燃料可在較長的第一噴射間隔Di1的情況下被燃燒。

如上所述，考慮到熱效率，優(yōu)選地將第一噴射間隔Di1設(shè)定為Di1x，Di1x落在由下邊界Di1a和上邊界Di1b限定的范圍Rd中并且在Di1x處內(nèi)燃機1的熱效率具有其在圖7中的峰值。

如前面描述的，在根據(jù)這個實例的基本燃燒控制中，第二噴射燃料的燃燒通過由第一噴射燃料的燃燒所產(chǎn)生的火焰而開始，并且第二噴射燃料自燃并與第一噴射燃料的未燃燒殘余物一起通過擴散燃燒而燃燒。在第二噴射燃料的燃燒的早期，由第一噴射燃料燃燒所產(chǎn)生的火焰和第一噴射燃料的未燃燒殘余物不均勻地分布在燃燒室中，并且未促進在燃燒室中的第二噴射燃料和空氣的混合。因此，如果在執(zhí)行第二噴射時第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料在燃燒室中重疊，則存在于重疊區(qū)域周圍的氧氣量或可用于重疊區(qū)域中的燃料燃燒的氧氣量相對于燃料量可能不充足，并且有可能產(chǎn)生煙。煙的產(chǎn)生表明未在良好的條件下進行燃燒。由此，所產(chǎn)生的煙量越大，則熱效率趨于越低。為了減少煙的產(chǎn)生，有必要減少第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的重疊。然而，如上所述，第二噴射時間被設(shè)定為在壓縮沖程的上死點之前的適當噴射時間，以便改進內(nèi)燃機1的熱效率。因此，為了減少第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的重疊(這趨于產(chǎn)生煙)，優(yōu)選地在將第二噴射時間設(shè)定為適當噴射時間的同時調(diào)節(jié)第一噴射間隔Di1，即，優(yōu)選地調(diào)節(jié)第一噴射時間。

圖8示出了對于三個模式(見圖8的圖(a))的產(chǎn)生的煙量與第一噴射時間Tp之間的關(guān)系(見圖8中的圖(b))以及熱效率與第一噴射時間Tp之間的關(guān)系(見圖8的圖(c))，其中，第一燃料噴射量與第二燃料噴射量的比例是可變的，而第一噴射燃料和第二噴射燃料的總量是固定的，其中第二噴射時間Tm被固定在壓縮沖程的上死點之前的預定時間并且第一噴射時間Tp是可變的。點火間隔Ds(即，從第一噴射時間Tp到點火時間Ts的時間長度)在所有模式中是相同的。在相應的模式1至3中，第一燃料噴射量與第二燃料噴射量之間的關(guān)系如下：

模式1：第一燃料噴射量＝X1，第二燃料噴射量＝Y(jié)1，

模式2：第一燃料噴射量＝X2，第二燃料噴射量＝Y(jié)2，

模式3：第一燃料噴射量＝X3，第二燃料噴射量＝Y(jié)3，

其中X1>X2>X3并且Y1<Y2<Y3

在圖8的圖(b)中，模式1中的煙量的變化被表示為L11，模式2中的煙量的變化被表示為L12，并且模式3中的煙量的變化被表示為L13。在圖8的圖(c)中，模式1的熱效率的變化被表示為L14，模式2中的熱效率的變化被表示為L15，模式3中的熱效率的變化被表示為L16。在圖8的圖(b)和圖(c)中，模式1中的煙和熱效率的測量點被表示為圓形，模式2中的煙和熱效率的測量點被表示為三角形，并且模式3中的煙和熱效率的測量點被表示為菱形。在使熱效率在相應模式中最高的第一噴射時間Tp的煙和熱效率的測量點被表示為實心黑色圓形、三角形和菱形。

這里，我們考慮將模式3轉(zhuǎn)換成模式2然后轉(zhuǎn)換成模式1，同時關(guān)注上述實心黑色測量點。如我們可見的，通過增加第一燃料噴射量并提前第一噴射時間Tp，能夠?qū)?nèi)燃機1的熱效率保持在最高水平周圍，同時減少或保持所產(chǎn)生的煙量(見圖8中的圖(b))。如果第一燃料噴射量和第二燃料噴射量的總和相同，則增加第一燃料噴射量必然導致第二燃料噴射量的減少。然而，當?shù)谝蝗剂蠂娚淞吭黾訒r使第一噴射時間Tp提前，能夠增加第一噴射燃料的未燃燒殘余物(即，能夠增加未燃燒殘余物率)。考慮到這歸因于，如果第一噴射時間提前，則在燃燒室中的壓力較低時執(zhí)行第一噴射，并因此，第一噴射燃料的預噴霧的穿透相對較高以促進第一噴射燃料在燃燒室的擴散。由此，由于第一噴射燃料在燃燒室中更加廣泛地擴散，所以由點火所產(chǎn)生的火焰未傳播至的未燃燒殘余燃料的量增加。因此，較大量的未燃燒殘余燃料經(jīng)受自燃并且在開始第二噴射之后與第二噴射燃料一起經(jīng)受擴散燃燒。因此，由于第二燃料噴射量的減少所引起的輸出動力的減小可由通過第一噴射燃料的未燃燒殘余物燃燒所提供的動力的增加來補償。此外，第一噴射燃料在燃燒室中的廣泛擴散可減小在第二噴射之后的第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的重疊。因此，由于第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的重疊所引起的煙的產(chǎn)生也可減小。由此，通過增加第一燃料噴射量并且使第一噴射時間Tp提前，能夠減少所產(chǎn)生的煙量同時將內(nèi)燃機1的熱效率保持在令人滿意的水平。

從圖8中的圖(c)將理解到的是，如果假設(shè)根據(jù)模式1至3執(zhí)行第一噴射，同時將第一噴射時間Tp固定于例如在模式3中獲得最高熱效率的時間Ta，則隨著第一燃料噴射量增加，所產(chǎn)生的煙量增加并且內(nèi)燃機1的熱效率減小。也將從這個事實理解到的是，控制第一噴射的上述方式(其中，噴射時間Tp隨著第一燃料噴射量的增加而提前)在減少煙和改進熱效率方面是有效的。

<高負荷燃燒控制>

在下面，將描述在根據(jù)這個實例的內(nèi)燃機1中的高負荷操作期間的燃燒控制。在根據(jù)這個實例的內(nèi)燃機1中，當發(fā)動機負荷增加時，必須增加噴射到燃燒室中的燃料量。然而，如上面描述的，如果第二燃料噴射量增加得過多，則存在煙量增加和/或通過第二噴射燃料的蒸發(fā)潛熱使燃燒室中的溫度降低而使燃燒不穩(wěn)定的可能性。如上面描述的，當?shù)谝蝗剂蠂娚淞吭黾訒r，能夠通過使第一噴射時間Tp提前(即，由此通過增加第一噴射間隔Di1)來減少產(chǎn)生的煙量。然而，如圖7所示，第一噴射間隔Di1具有上邊界(圖7中的Di1b)，這是因為由第一噴射燃料的點火所產(chǎn)生的火焰必須用作用于第二噴射燃料的燃燒的點火源。如果第一燃料噴射量進一步增加而第一噴射間隔Di1保持在前述上邊界，則當執(zhí)行第二噴射時第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料傾向于重疊。因此，如果第一燃料噴射量增加得過多，則存在產(chǎn)生的煙量可能增加的可能性。鑒于此，在根據(jù)這個實例的內(nèi)燃機1中，在一個燃燒循環(huán)中要求噴射到燃燒室中的燃料量相對較大的高負荷范圍中，除了在上述基本燃燒控制中執(zhí)行的第一燃料噴射和第二燃料噴射之外，也執(zhí)行通過燃料噴射閥6的第三噴射。

在壓縮沖程期間的第一噴射時間之前的第三噴射時間執(zhí)行第三燃料噴射，其中在第三噴射時間與第一噴射時間之間具有第二噴射間隔Di2。第二噴射間隔Di2被設(shè)定成使得由第三噴射噴射的燃料(后文將被稱為第三噴射燃料)在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒而燃燒。在下文中，除了基本燃燒控制之外還執(zhí)行第三噴射的燃燒控制將被稱為“高負荷燃燒控制”。

圖9示出了在執(zhí)行基本燃燒控制的情況下以及在執(zhí)行高負荷燃燒控制的情況下在燃燒室中的熱釋放率的變化。圖9中的圖(a)示出了當在相應的燃燒控制中執(zhí)行燃料噴射和點火時的情況。在圖9的圖(b)中，曲線L17表示在執(zhí)行基本燃燒控制的情況下的熱釋放率的變化，并且曲線L18表示在執(zhí)行高負荷燃燒控制的情況下的熱釋放率的變化。在圖9所示的情況下，一個燃燒循環(huán)中的噴射量的總和在兩種燃燒控制中是相同的。由此，第二燃料噴射量在高負荷燃燒控制中小于在基本燃燒控制中。在高負荷燃燒控制中，通過第三噴射來噴射與第二燃料噴射量同在基本燃燒控制的情況中的第二燃料噴射量的差相等的燃料量。在圖9所示的情況下，內(nèi)燃機1的發(fā)動機速度為2000rpm。

由于第三噴射時間Tpp是在壓縮沖程期間的第一噴射時間Tp之前，所以在第三噴射時間Tpp的燃燒室中的壓力低于在第一噴射時間Tp的燃燒室中的壓力。因此，第三噴射燃料的噴霧的穿透相對較高，并因此，第三噴射燃料趨于在燃燒室中比第一噴射燃料更廣泛地擴散。因此，如果第二噴射間隔Di2被適當?shù)卦O(shè)定，則能夠防止第三噴射燃料的更多部分被由第一噴射燃料的噴霧的點火所產(chǎn)生的火焰燃燒，并能使其在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒而燃燒。在圖9的圖(b)中，熱釋放率L18的第一峰值(其為歸因于由第一噴射燃料的預噴霧的點火所引起的燃燒的熱釋放率的峰值)在其出現(xiàn)時間和大小上與熱釋放率L17的第一峰值基本相同?？梢酝茢喑龅谌龂娚淙剂衔丛诘谝粐娚淙剂系念A噴霧的點火時燃燒。

考慮到在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒而燃燒的第三噴射燃料在燃燒中以與第一噴射燃料的未燃燒殘余物相同的方式起作用。在圖9的圖(b)中，熱釋放率L18的第二峰值(或在壓縮沖程的上死點之后出現(xiàn)的熱釋放率的最大峰值)高于熱釋放率L17的第二峰值。此外，從熱釋放率的第二峰值的下降率(即，曲線在第二峰值之后的斜率)在L18中比在L17中更大。從此也可以推測出第三噴射燃料有助于促進燃料在第二噴射之后的自燃，正如第一噴射燃料的未燃燒殘余物一樣。

由于第三噴射時間是在第一噴射時間之前，所以當執(zhí)行第二噴射時第三噴射燃料在燃燒室中比第一噴射燃料的未燃燒殘余物更廣泛地擴散。因此，雖然在執(zhí)行第二噴射時第三噴射燃料存在于燃燒室中，但與第一噴射燃料的未燃燒殘余物相比，第三噴射燃料不太可能與第二噴射燃料重疊。因此，與第一噴射燃料和第二噴射燃料相比，第三噴射燃料不太可能引起煙。

在執(zhí)行第三噴射的情況下，能使第一燃料噴射量和第二燃料噴射量中的至少一個小于僅通過第一噴射和第二噴射噴射的由內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷所要求的燃料量的情況。因此，執(zhí)行第三噴射可減少源自第一噴射燃料或第二噴射燃料的煙量。圖10示出了在高負荷燃燒控制中內(nèi)燃機1的熱效率與第三燃料噴射量之間的關(guān)系(圖10中的圖(a))以及產(chǎn)生的煙量與第三燃料噴射量之間的關(guān)系(圖10中的圖(b))，其中第三燃料噴射量是可變的，而通過一個燃燒循環(huán)中的所有噴射的總噴射量是固定的。在圖10所示的情況下，第三燃料噴射量的增加由第二燃料噴射量的減少所抵消。在圖10所示的情況下，第一燃料噴射量是固定的。從圖10的圖(a)可見的是，如果在高負荷燃燒控制中第三燃料噴射量增加，則發(fā)動機1的熱效率保持幾乎恒定。這還示出了第三噴射燃料的大部分有助于在開始第二噴射之后的燃燒。從圖10的圖(b)可見的是，在高負荷燃燒控制中的第三燃料噴射量的增加會導致產(chǎn)生的煙量的減少。這還示出了第三噴射燃料不可能引起煙。

因此，在根據(jù)這個實例的內(nèi)燃機1中，在高負荷操作狀態(tài)下(在高負荷操作狀態(tài)中總?cè)剂蠂娚淞枯^大)執(zhí)行如上所述的高負荷燃燒控制，借此在高負荷操作狀態(tài)中，與通過基本燃燒控制相比，能夠在減少的煙的情況下引起柴油燃燒的發(fā)生。

<燃燒控制流程>

在下面，將參考圖11至13描述根據(jù)這個實例的燃燒控制的控制流程。圖11和12是根據(jù)這個實例的燃燒控制的控制流程的流程圖。這個控制流程預先存儲在ECU20中并且在內(nèi)燃機1運行時通過執(zhí)行存儲在ECU20中的控制程序來以規(guī)定的間隔重復實施。

圖13示出了在根據(jù)這個實例的燃燒控制中使用的示例性控制映射。在圖13的上圖(a)中，線L21表示內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷與第一燃料噴射量之間的關(guān)系，線L22表示發(fā)動機負荷與第二燃料噴射量之間的關(guān)系，線L23表示發(fā)動機負荷與第三燃料噴射量之間的關(guān)系，并且線L20表示發(fā)動機負荷與負荷適應噴射量(其為適于發(fā)動機負荷的燃料量)之間的關(guān)系。此外，圖13的上圖(a)還示出了未在由火花塞5的點火所引起的燃燒中燃燒的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量M1。在圖13的上圖(a)中，S1是與運行范圍R3(在下文中將被描述為下負荷范圍R3)與另一運行范圍R4(在下文中將被描述為第一中間負荷范圍R4)之間的邊界上的發(fā)動機負荷對應的燃料噴射量。這個燃料噴射量S1在下文中將被稱為第一預定量S1。而且，S2(>S1)是同第一中間范圍R4與另一運行范圍R5(在下文中將被稱為第二中間負荷范圍R5)之間的邊界上的發(fā)動機負荷對應的燃料噴射量。這個燃料噴射量S2在下文中將被稱為第二預定量S2。而且，S3(>S2)是同第二中間負荷范圍R5與另一運行范圍R6(在下文中將被稱為高負荷范圍R6)之間的邊界上的發(fā)動機負荷對應的燃料噴射量。這個燃料噴射量S3在下文中將被稱為第三預定量S3。在這個實例中，當內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷落在低負荷范圍R3、第一中間負荷范圍R4或第二中間負荷范圍R5中時，執(zhí)行上述基本燃燒控制。另一方面，當發(fā)動機負荷落在高負荷范圍R6中時，執(zhí)行上述高負荷燃燒控制。由此，在這個實例中，第二中間負荷范圍R5與高負荷范圍R6之間的邊界上的發(fā)動機負荷是如本發(fā)明中定義的“預定負荷”。稍后將描述不同負荷范圍的細節(jié)。

在圖13的下圖(b)中，線L31表示內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷與第一噴射時間Tp之間的關(guān)系，線L30表示發(fā)動機負荷與點火時間Ts之間的關(guān)系，線L32表示發(fā)動機負荷與第二噴射時間Tm之間的關(guān)系，并且線L33表示發(fā)動機負荷與第三噴射時間Tpp之間的關(guān)系。線L31與線L32之間的距離表示第一噴射間隔Di1，線L31與線L30之間的距離表示點火間隔Ds，并且線L33與線L31之間的距離表示第二噴射間隔Di2。圖13的圖(b)的豎直軸線表示從壓縮沖程的上死點的曲柄角，其中較大的值表示在壓縮沖程期間的較早時間。

在根據(jù)這個實例的控制流程中，首先在步驟S101，基于加速器位置傳感器22的測量值計算內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷?？商鎿Q地，可基于進氣通路70中的空氣流量(即，空氣流量計72的測量值)或進氣通路70中的進氣壓力計算內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷。然后在步驟S102，基于步驟S101中計算出的發(fā)動機負荷計算負荷適應噴射量S0。具體地，使用由圖13的圖(a)中的線L20表示的控制映射計算適于發(fā)動機負荷的負荷適應噴射量S0。在這個實例中，發(fā)動機負荷與負荷適應噴射量S0之間的關(guān)系被記錄在控制映射中，在該控制映射中負荷適應噴射量S0隨著發(fā)動機負荷的增加而增加，如由線L20表示。

然后，在步驟S103中，使用圖13的圖(b)中的線L32表示的控制映射確定第二噴射時間Tm。如上面描述的，為了改進內(nèi)燃機1的熱效率，第二噴射時間Tm被設(shè)定為在壓縮沖程的上死點之前的適當噴射時間。內(nèi)燃機1的適當噴射時間已通過先前對于發(fā)動機負荷的每個值進行的實驗所測量，并且已基于測量結(jié)果準備由線L32表示的控制映射。第二噴射時間Tm隨著發(fā)動機負荷向上增加至某一發(fā)動機負荷而逐漸被提前。然而，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中(即，在負荷適應噴射量S0等于或大于S2的范圍中)，提前的程度被保持在上限值。這是因為根據(jù)第二燃料噴射量Sm確定第二噴射時間Tm，其中第二燃料噴射量Sm在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中被固定于最大第二燃料噴射量Smmax，如將在后面描述的。

然后，在步驟S104中，判定在步驟S102中計算出的負荷適應噴射量S0是否等于或小于第一預定量S1，換言之，判定內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷是否處于低負荷范圍R3。低負荷范圍R3被限定為如下運行范圍：其中，負荷適應噴射量很小而使得即使僅第二燃料噴射量Sm相應于發(fā)動機負荷的增加而增加，煙量增加的可能性以及由于第二噴射燃料的蒸發(fā)潛熱所引起的不穩(wěn)定燃燒的可能性也是低的。如果在步驟S104中做出的判定是肯定的，則接下來執(zhí)行步驟S105的處理。如果在步驟S104中做出的判定是否定的，則接下來執(zhí)行步驟S110的處理。

如果在步驟S104中做出的判定是肯定的，即，如果負荷適應噴射量S0等于或小于第一預定量S1(換言之，如果內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷處于低負荷范圍R3)，則基于由圖13的圖(a)中的線L21表示的控制映射將第一燃料噴射量Sp設(shè)定為最小第一燃料噴射量Spmin。最小第一燃料噴射量Spmin是能產(chǎn)生用作用于在執(zhí)行第二噴射時開始第二噴射燃料的燃燒的點火源的火焰的第一燃料噴射量的最小值。如果第一燃料噴射量Sp是大的，則促進了通過由火花塞5的點火所引起的燃燒(即，噴霧引導燃燒)，并因此，第一噴射燃料的未燃燒殘余物率可變小。將第一燃料噴射量Sp設(shè)定為最小第一燃料噴射量Spmin可使得未燃燒殘余物率盡可能地高。因此，在低負荷范圍R3中，第一燃料噴射量Sp被設(shè)定為最小第一燃料噴射量Spmin。由此，能夠獲得高熱效率同時確保穩(wěn)定燃燒。如上文描述的，在低負荷范圍R3中，僅第二燃料噴射量Sm相應于發(fā)動機負荷的增加而增加，并且在低負荷范圍R3中，第一燃料噴射量Sp固定于最小第一燃料噴射量Spmin，如由圖13的圖(a)中的線L21表示。

然后，在步驟S106中，使用由圖13的圖(b)中的線L31表示的控制映射來確定第一噴射時間Tp。在這個處理步驟中，與在步驟S103中設(shè)定的第二噴射時間Tm相關(guān)聯(lián)地確定第一噴射時間Tp從而設(shè)定適當?shù)牡谝粐娚溟g隔Di1，通過該第一噴射間隔Di1，在第一燃料噴射量Sp是最小第一燃料噴射量Spmin時獲得令人滿意的熱效率。如上面描述的，在低負荷范圍R3中，第一燃料噴射量Sp固定于最小第一燃料噴射量Spmin。因此，第一噴射間隔Di1在低負荷范圍R3中也保持恒定。因此，在低負荷范圍R3中，當?shù)诙娚鋾r間Tm響應于發(fā)動機負荷的變化而變化時，第一噴射時間Tp也根據(jù)第二噴射時間Tm的變化而變化。

然后，在步驟S107中，使用圖13的圖(b)中的線L30表示的控制映射來確定點火時間Ts。如圖13的圖(b)所示，點火間隔Ds(其為第一噴射時間Tp與點火時間Ts之間的間隔)保持恒定。因此，在低負荷范圍R3中，當?shù)谝粐娚鋾r間Tp根據(jù)第二噴射時間Tm的變化而變化時，點火時間Ts也根據(jù)第一點火時間Tp的變化而變化。

然后，在步驟S108中，使用圖13的圖(a)中的線L22表示的控制映射來確定第二燃料噴射量Sm。在低負荷范圍R3中，發(fā)動機負荷(負荷適應噴射量S0)與第二燃料噴射量Sm之間的由線L22表示的關(guān)系由下列等式2表達：

[公式2]

Sm＝S0-Sp×α (等式2)

其中，α是第一噴射燃料的未燃燒殘余物率。

如前面描述的，在根據(jù)這個實例的基本燃燒控制中，第一噴射燃料的未燃燒殘余物自燃并與第二噴射燃料一起通過擴散燃燒而燃燒以帶來發(fā)動機動力。因此，在帶來發(fā)動機動力方面，一部分第一噴射燃料或第一噴射燃料的未燃燒殘余物可被認為等同于第二噴射燃料。因此，可通過由實驗提前確定表示第一噴射燃料的未燃燒殘余物率的因數(shù)α并根據(jù)考慮了因數(shù)α的上述等式2計算第一燃料噴射量Sm來確定第一燃料噴射量Sm的適當值。第一噴射燃料的未燃燒殘余物率根據(jù)點火間隔Ds和第一噴射間隔Di1而變化。因此，基于它們來確定因數(shù)因數(shù)α的值。在低負荷范圍R3中，由于點火間隔Ds和第一噴射間隔Di1兩者都是恒定的，所以上述等式2中的因數(shù)因數(shù)α也是恒定值。此外，在低負荷范圍R3中，第一燃料噴射量Sp由于上述原因固定于最小第一燃料噴射量Spmin，并因此在上述等式2中Sp＝Spmin。在通過由火花塞5的點火所燃燒的燃料的量(即，通過噴霧引導燃燒所燃燒的燃料的量)相對于第一燃料噴射量非常小的情況下，在控制處理中因數(shù)因數(shù)α可被設(shè)定為等于1。在這種情況下，以使總噴射量等于負荷適應噴射量的方式執(zhí)行控制。在完成步驟S108的處理之后，執(zhí)行步驟S130的處理。

通過以上述方式確定的與第一噴射、第二噴射和點火有關(guān)的參數(shù)，在低負荷范圍R3中，由圖13的圖(a)中的M1表示的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量在第一噴射燃料的預噴霧的點火之后剩余。如上面描述的，在低負荷范圍R3中，第一燃料噴射量Sp固定于最小第一燃料噴射量Spmin，并且點火間隔Ds和第一噴射間隔Di1是恒定的。因此，第一噴射燃料的未燃燒殘余物量基本恒定。

如果在步驟S104中做出的判定是否定的，即，如果負荷適應噴射量S0大于第一預定量S1，則在步驟S110中判定在步驟S102中確定出的負荷適應噴射量S0是否等于或小于第二預定量S2，換言之，判定內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷是否處于第一中間負荷范圍R4。第一中間負荷范圍R4被限定為如下運行范圍：其中，如果僅第二燃料噴射量Sm響應于發(fā)動機負荷的增加而增加，則煙量增加的可能性和由于第二噴射燃料的蒸發(fā)潛熱所引起的不穩(wěn)定燃燒的可能性是高的。因此，在第一中間負荷范圍R4中，不僅第二燃料噴射量Sm而且第一燃料噴射量Sp也響應于發(fā)動機負荷的增加而增加。第二預定量S2被設(shè)定為適合于如下發(fā)動機負荷的燃料噴射量，所述如下發(fā)動機負荷是在該發(fā)動機負荷以上考慮到所產(chǎn)生的煙量以及燃燒穩(wěn)定性而使第二噴射量Sm被設(shè)定為其最大許用值(最大第二燃料噴射量Smmax)的發(fā)動機負荷，即，在適當噴射時間噴射的燃料量達到最大許用值的發(fā)動機負荷。如果在步驟S110中做出的判定是肯定的，則接下來執(zhí)行步驟S112的處理。如果在步驟S110中做出的判定是否定的，則執(zhí)行步驟S120的處理。

如果在步驟S110中做出的判定是肯定的，換言之，如果負荷適應噴射量S0大于第一預定量S1并等于或小于第二預定量S2(即，如果內(nèi)燃機1的發(fā)動機負負荷處于第一中間負荷范圍R4)，則在步驟S111中使用由圖13的圖(a)中的線L21表示的控制映射來確定第一燃料噴射量Sp。在這個處理步驟中，內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷越高，則第一燃料噴射量Sp越大。因此，內(nèi)燃機的發(fā)動機負荷越高，則第一噴射燃料的未燃燒殘余物量越大。然后，在步驟S112中，使用由圖13的圖(b)中的線L31表示的控制映射來確定第一噴射時間Tp。當?shù)谝蝗剂蠂娚淞縎p響應于內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷的增加而增加時，如果第一噴射間隔Di1(其為第一噴射時間Tp與第二噴射時間Tm之間的間隔)是固定的，則第一燃料噴射量Sp越大，在執(zhí)行第二噴射時越有可能使第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料重疊，并且煙量增加得就越多。鑒于此，內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷越高，則越以增加第一噴射間隔Di1的方式使第一噴射時間Tp提前。換言之，在第一中間負荷范圍R4中，第一噴射時間Tp提前的程度大于第二噴射時間Tm提前的程度，并且發(fā)動機負荷越高，則第一噴射時間Tp的提前程度就越大。即使在第一噴射燃料的未燃燒殘余物量由于第一燃料噴射量Sp的增加而增加時，以這種方式控制第一噴射時間Tp也可減少第一噴射燃料和第二噴射燃料的重疊。因此，可減少由于它們重疊所產(chǎn)生的煙量。此外，雖然第一噴射燃料的未燃燒殘余物量隨著發(fā)動機負荷的增加而增加，但未燃燒殘余物在開始第二噴射之后出現(xiàn)的燃燒中燃燒以帶來發(fā)動機動力，如上文描述的，并因此，內(nèi)燃機1的熱效率可保持在高水平。

然后，在步驟S113中，使用由圖13的圖(b)中的線L30表示的控制映射來確定點火時間Ts。如在圖13的圖(b)中所示，在第一中間負荷范圍R4中，點火間隔Ds(其為第一噴射時間Tp與點火時間Ts之間的間隔)也保持恒定。因此，當?shù)谝粐娚鋾r間Tp提前的程度大于第二噴射時間Tm的提前程度時，點火時間Ts也提前至與第一噴射時間Ts相同的程度。

然后，在步驟S114中，使用圖13的圖(a)中的線L22表示的控制映射來確定第二燃料噴射量Sm。在第一中間負荷范圍R4中，正如在低負荷范圍R3中一樣，發(fā)動機負荷(負荷調(diào)節(jié)噴射量S0)與第二燃料噴射量Sm之間的由線L22表示的關(guān)系由前述等式2表達。因此，可考慮根據(jù)這個實例的基本燃燒控制的特征來確定第二燃料噴射量S，正如在步驟S108的處理中一樣。如前面描述的，在第一中間負荷范圍R4中，第一燃料噴射量Sp響應于發(fā)動機負荷的增加而增加。因此，在第一中間負荷范圍R4中的第二燃料噴射量Sm的增加率(其為第二燃料噴射量Sm對發(fā)動機負荷的增加的增加率)小于在第一燃料噴射量Sp固定的低負荷范圍R3中的第二燃料噴射量Sm的增加率。因此，能夠減少由于第二燃料噴射量的增加所導致的煙的增加，并且能減少由于第二噴射燃料的蒸發(fā)潛熱的增加所引起的點火不良的發(fā)生。在完成步驟S114的處理之后，執(zhí)行步驟S130的處理。

在第一中間負荷范圍R4中，通過以上述方式確定的與第一噴射、第二噴射和點火有關(guān)的參數(shù)，由圖13的圖(a)中的M1表示的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量在第一噴射燃料的預噴霧的點火之后剩余。如上面描述的，在第一中間負荷范圍R4中，第一燃料噴射量Sp響應于發(fā)動機負荷的增加而增加，并且使第一噴射時間Tp和點火時間Ts提前，而點火間隔Ds保持恒定。因此，第一噴射燃料的未燃燒殘余物量隨著發(fā)動機負荷的增加而增加，如上面描述的。

如果在步驟S110中做出的判定是否定，即，如果負荷適應噴射量S0大于第二預定量S2，則在步驟S120判定負荷適應噴射量S0是否等于或小于第三預定量S3，換言之，內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷是否處于第二中間負荷范圍R5。如上面描述的，考慮到產(chǎn)生的煙和燃燒穩(wěn)定性，第二預定量S2被設(shè)定為適于使第二燃料噴射量Sm達到其最大許用值的發(fā)動機負荷的燃料噴射量。因此，第二中間負荷范圍R5被設(shè)定為僅第一燃料噴射量Sp響應于發(fā)動機負荷的增加而增加的運行范圍。第三預定量S3被設(shè)定為適于如下發(fā)動機負荷的燃料噴射量，所述如下發(fā)動機負荷是：在該發(fā)動機負荷，當僅通過第一噴射和第二噴射而不執(zhí)行第三噴射來噴射適于負荷適應噴射量S0的燃料量時，考慮到產(chǎn)生的煙量，使不僅第二燃料噴射量Sm而且第一燃料噴射量Sp達到其最大許用值。換言之，第三預定量S3等于為第一噴射設(shè)定的上限燃料噴射量和用于第二噴射的上限燃料噴射量的總和，其中利用上述兩個上限燃料噴射量，源自第一/第二噴射燃料的煙量達到許用范圍的上限。如果在步驟S120中做出的判定是肯定的，則接下來執(zhí)行步驟S121的處理。如果在步驟S120中做出的判定是否定的，則接下來執(zhí)行步驟S141的處理。

如果在步驟S120中做出的判定是肯定的，即，如果負荷適應噴射量S0大于第二預定量S2且等于或小于第三預定量S3(換言之，如果內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷處于第二中間負荷范圍R5)，則根據(jù)由圖13的圖(a)中的線L22表示的控制映射將第二燃料噴射量Sm設(shè)定為最大第二燃料噴射量Smmax。最大第二燃料噴射量Smmax是可將產(chǎn)生的煙量保持在許用范圍內(nèi)并確保穩(wěn)定燃燒(即，可防止由于第二噴射燃料的蒸發(fā)潛熱所引起的不良點火發(fā)生)的最大第二燃料噴射量。如圖13的圖(a)中的線L22所示，在第二中間負荷范圍R5中，第二燃料噴射量Sm固定于最大第二燃料噴射量Smmax。

然后，在步驟S122中，使用由圖13的圖(a)中的線L21表示的控制映射來確定第一燃料噴射量Sp。在第二中間負荷范圍R5中，發(fā)動機負荷(負荷適應噴射量S0)與第一燃料噴射量Sp之間的由線L21表示的關(guān)系由下列等式3表達：

[公式3]

Sp＝(S0-Sm)/α (等式3)

其中α是第一噴射燃料的未燃燒殘余物率，正如等式2中一樣。根據(jù)上述等式3，可考慮根據(jù)這個實例的基本燃燒控制的特征來確定第一燃料噴射量Sp。這在本質(zhì)上與步驟S108的處理和步驟S114的處理相同。在第二中間負荷范圍R5中，因為上述原因，第二燃料噴射量Sm固定于最大第二燃料噴射量Smmax，并因此，在等式3中Sm＝Smmax。此外，在第二中間負荷范圍R5中，由于第二燃料噴射量Sm固定于最大第二燃料噴射量Smmax，則第一燃料噴射量Sp的增加率(即，第一燃料噴射量Sp對發(fā)動機負荷的增加的增加率)比第二燃料噴射量Sm也響應于發(fā)動機負荷的增加而增加的第一中間負荷范圍R4中的第一燃料噴射量Sp的增加率高。

然后，在步驟S123中，使用圖13的圖(b)中的線L31表示的控制映射來確定第一噴射時間Tp。在第二中間負荷范圍R5中，由于第二燃料噴射量Sm固定于最大第二燃料噴射量Smmax，所以在步驟S103中確定的第二噴射時間Tm也是固定的。另一方面，如上面描述的，在第二中間負荷范圍R5中的第一燃料噴射量Sp的增加率比在第一中間負荷范圍R4中的第一燃料噴射量Sp的增加率高。因此，在第二中間負荷范圍R5中，必須使第一噴射間隔Di1比在第一中間負荷范圍R4中的第一噴射間隔Di1長，以便在執(zhí)行第二噴射時減少第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的重疊，并且還必須使第一噴射間隔Di1的增加率(其為第一噴射間隔Di1對發(fā)動機負荷的增加的增加率)比在第一中間負荷范圍R4中的第一噴射間隔Di1的增加率高。因此，在步驟S123中，第一噴射時間Tp被提前成使得內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷越大則第一噴射間隔Di1越長。然后，第一噴射時間Tp的提前率(其為第一噴射時間Tp的提前程度的對發(fā)動機負荷的增加的比率)比在第一中間負荷范圍R4中的第一噴射時間Tp的提前率高。這樣，通過控制第一噴射時間Tp，僅第一燃料噴射量Sp響應于發(fā)動機負荷的增加而增加，從而減少第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的重疊，即使第一噴射燃料的未燃燒殘余物增加。因此，可以減少由于它們的重疊所產(chǎn)生的煙量。此外，即使第一噴射燃料的未燃燒殘余物根據(jù)發(fā)動機負荷的增加而增加，內(nèi)燃機1的熱效率也可保持在高水平，這歸因于未燃燒殘余物在開始第二噴射之后的燃燒中燃燒以帶來發(fā)動機動力。

然后，在步驟S124中，使用由圖13的圖(b)中的線L30表示的控制映射來確定點火時間Ts。在第二中間負荷范圍R5中，點火間隔Ds(其為第一噴射時間Tp與點火時間Ts之間的間隔)也保持恒定，如圖13的圖(b)所示。因此，當?shù)谝粐娚鋾r間Tp響應于發(fā)動機負荷的增加而提前時，點火時間Ts提前的程度也基本上與第一噴射時間Ts相同，正如在第一中間負荷范圍R4中一樣。

在第二中間負荷范圍R5中，通過以上述方式確定的與第一噴射、第二噴射和點火有關(guān)的參數(shù)，由圖13的圖(a)中的M1表示的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量在第一噴射燃料的預噴霧的點火之后剩余。如上面描述的，在第二中間負荷范圍R5中，隨著發(fā)動機負荷增加，第一燃料噴射量Sp增加，并且第一噴射時間Tp和點火時間Ts提前，而點火間隔Ds保持恒定。因此，如上面描述的，隨著發(fā)動機負荷增加，第一噴射燃料的未燃燒殘余物增加。此外，在第二中間負荷范圍R5中，第一燃料噴射量Sp的增加率和第一噴射時間Tp的提前率(或第一噴射間隔Di1的增加率)比在第一中間負荷范圍R4中的相應增加率和提前率高。因此，第一噴射燃料的未燃燒殘余物相對于發(fā)動機負荷的增加的增加率比在第一中間負荷范圍R4中的相應增加率高。因此，能夠僅通過增加第一燃料噴射量Sp來獲得發(fā)動機負荷的增加所要求的發(fā)動機動力。

在完成步驟S108、S114和S124中的一個步驟的處理之后，執(zhí)行步驟S130的處理。在步驟S130中，根據(jù)在上述處理中確定的第一燃料噴射量Sp、第一噴射時間Ts、第二燃料噴射量Sm、第二噴射時間Tm和點火時間Ts，通過燃料噴射閥6執(zhí)行第一噴射和第二噴射，并且通過火花塞5執(zhí)行點火。由此，實施根據(jù)這個實例的基本燃燒控制。在完成步驟S130的處理之后，再次執(zhí)行步驟S101的處理。

如果在步驟S120中的判定是否定的，即，如果負荷適應噴射量S0大于第三預定量S3，則內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷處于高負荷范圍R6。如上面描述的，第三預定量S3被設(shè)定為適于如下發(fā)動機負荷的燃料噴射量，所述如下發(fā)動機負荷是：在該發(fā)動機負荷，考慮到在僅通過第一噴射和第二噴射而不執(zhí)行第三噴射來噴射適于負荷適應噴射量S0的燃料量時所產(chǎn)生的煙量，不僅第二燃料噴射量Sm而且第一燃料噴射量Sp達到其上限值。換言之，在第二中間負荷范圍R5中，隨著響應于發(fā)動機負荷的增加而增加第一燃料噴射量Sp并且使第一噴射時間Tp提前，第一噴射間隔Di1或在第一噴射時間Tp與第二噴射時間Tm之間的間隔在負荷適應噴射量S0達到第三預定量S3時達到前述上邊界(圖7中的Di1b)。因此，高負荷范圍R6被設(shè)定為除了執(zhí)行第一噴射和第二噴射以外還執(zhí)行第三噴射的運行范圍，并且第三燃料噴射量Spp響應于發(fā)動機負荷的增加而增加。

如果在步驟S120中做出的判定是否定的，則在步驟S141中，根據(jù)由圖13的圖(a)中的線L22表示的控制映射，以與發(fā)動機負荷處于第二中間負荷范圍R5的情況中相同的方式將第二燃料噴射量Sm設(shè)定為最大第二燃料噴射量Smmax。由此，在高負荷范圍R6中，如圖13的圖(a)中的線L22所示，第二燃料噴射量Sm固定于最大第二燃料噴射量Smmax，正如在第二中間負荷范圍R5中一樣。

然后，在步驟S142中，根據(jù)由圖13的圖(a)中的線L21表示的控制映射將第一燃料噴射量Sp設(shè)定為最小第一燃料噴射量Spmin。如由圖13中的圖(a)中的線L21所示，在高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量Sp固定于最小第一燃料噴射量Spmin，正如在低負荷范圍R3中一樣。這可以盡可能多地降低第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的重疊。因此，可盡可能多地減少由于它們的重疊所產(chǎn)生的煙量。

然后，在步驟S143中，使用圖13的圖(a)中的線L23表示的控制映射來確定第三燃料噴射量Spp。在高負荷范圍R6中，發(fā)動機負荷(或負荷適應噴射量S0)與第三燃料噴射量Spp之間的由線L23表示的關(guān)系由下列等式4表達：

[公式4]

Spp＝S0-Sp×α-Sm (等式4)

其中α是第一噴射燃料的未燃燒殘余物率，正如在等式2中一樣。如上面描述的，在根據(jù)這個實例的高負荷燃燒控制中，大部分第三噴射燃料自燃并且與第二噴射燃料一起通過擴散燃燒而燃燒，以帶來發(fā)動機負荷。因此，在帶來發(fā)動機動力方面，第三噴射燃料可被認為等同于第二噴射燃料。因此，可通過根據(jù)上述等式4的計算來確定適用于獲得適于發(fā)動機負荷的燃料噴射量的第三燃料噴射量Spp的值。在高負荷范圍R6中，第二燃料噴射量Sm固定于最大第二燃料噴射量Smmax，并因此，在上述等式4中Sm＝Smmax。此外，在高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量Sp固定于最小第一燃料噴射量Spmin，并因此，在上述等式4中Sp＝Spmin。如將在后文描述的，在高負荷范圍R6中，第一噴射時間Tp、第二噴射時間Tm和點火時間Ts都是恒定的，并且點火間隔Ds和第一噴射間隔Di1兩者因此都是恒定的。因此，上述等式4中的因數(shù)α是恒定值。因此，在高負荷范圍R6中，隨著發(fā)動機負荷增加，第三燃料噴射量Spp根據(jù)發(fā)動機負荷的增加而增加。

在必須通過第三噴射來噴射相對大量的燃料或者難于提供足夠長的第二噴射間隔的情況中，在第一噴射之后通過由點火所產(chǎn)生的火焰燃燒的第三噴射燃料的比例可以變大。如果這個比例變得特別大，則必須在確定第三燃料噴射量Spp中考慮在第一噴射之后通過由點火產(chǎn)生的火焰燃燒的燃料量。在這種情況下，可根據(jù)下列等式4’計算第三燃料噴射量Spp：

[公式5]

Spp＝(S0-Sp×α-Sm)/β (等式4’)

其中β是在第三噴射燃料中在開始第二噴射之后受到自燃或擴散燃燒的燃料的比例。

可以基于例如實驗提前確定上述等式4’中的因數(shù)β。可通過根據(jù)考慮了上述因數(shù)β的上述等式4’的計算來確定第三燃料噴射量Spp的適當值。

然后，在步驟S144中，使用由圖13的圖(b)中的線L31表示的控制映射來確定第一噴射時間Tp。在高負荷范圍R6中，由于第二燃料噴射量Sm固定于最大第二燃料噴射量Smmax，所以在步驟S103中確定的第二噴射時間也保持恒定。此外，在高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量Sp也固定于最小第一燃料噴射量Spmin。因此，在高負荷范圍R6中，第一噴射時間Tp也是恒定的，其中，所述第一噴射時間Tp被與第二噴射時間Tm相關(guān)地設(shè)定以便設(shè)定適當?shù)牡谝粐娚溟g隔Di1，通過該適當?shù)牡谝粐娚溟g隔Di1在第一燃料噴射量SP是最小第一燃料噴射量Spmin時獲得令人滿意的熱效率。

然后，在步驟S145中，使用由圖13的圖(b)中的線L30表示的控制映射來確定點火時間Ts。如在圖13的圖(b)中所示，點火間隔Ds(其為第一噴射時間Tp與點火時間Ts之間的間隔)保持恒定。因此，在高負荷范圍R6中，點火時間Ts也是固定的。

然后，在步驟S146中，使用由圖13的圖(b)中的線L33表示的控制映射來確定第三噴射時間Tpp。如上面描述的，在根據(jù)這個實例的高負荷燃燒控制中，必須提供適當?shù)牡诙娚溟g隔Di2作為第一噴射時間Tp與第三噴射時間Tpp之間的間隔，使得第三噴射燃料在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒而燃燒。因此，第三噴射時間Tpp被相對于第一噴射時間Tp確定成提供這樣的第二噴射間隔Di2。在高負荷范圍R6中，如上面描述的，第三燃料噴射量Spp響應于發(fā)動機負荷的增加而增加。因此，在高負荷范圍R6中，如圖13的圖(b)所示，隨著發(fā)動機負荷向上增加至某一發(fā)動機負荷，第三噴射時間Tpp以增加第二噴射間隔Di2的方式提前。第二噴射間隔Di2越大，則在執(zhí)行第一噴射時第三噴射燃料在燃燒室中擴散得越廣泛。第二噴射時間提前得越多，則在第三噴射時間Tpp的在燃燒室中的壓力就越低，并因此，第三噴射燃料的噴霧的穿透就越高。也為了這個原因，第三噴射時間Tpp提前得越多，則第三噴射燃料在燃燒室中擴散得越廣泛。隨著第三噴射燃料在燃燒室中擴散得越廣泛，第三噴射燃料傾向于在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒而燃燒，而不是通過第一噴射燃料的預噴霧的點火所產(chǎn)生的火焰而燃燒。然而，如果在壓縮沖程中第三噴射時間過早，則第三噴射燃料有可能粘附至氣缸孔的表面。因此，為了將粘附至氣缸孔表面的第三噴射燃料的量保持在許用范圍內(nèi)，為第三噴射時間Tpp設(shè)定上限(最大提前)。在響應于發(fā)動機負荷的增加而使第三噴射時間Tpp提前的過程中，如果第三噴射時間Tpp達到上限，則即使當?shù)谌剂蠂娚淞縎pp響應于發(fā)動機負荷的進一步增加而增加時，第三噴射時間Tpp也保持在上限。

在高負荷范圍R6中，通過以上述方式確定的與第一噴射、第二噴射和點火相關(guān)的參數(shù)，由圖13的圖(a)中的M1表示的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量在第一噴射燃料的預噴霧的點火之后剩余。在高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量Sp、第一噴射間隔Di1和點火間隔Ds與它們在低負荷范圍R3中相同。因此，第一噴射燃料的未燃燒殘余物量是基本恒定的，正如在低負荷范圍R3中一樣。

在完成步驟S146的處理之后，執(zhí)行步驟S147的處理。在步驟S147中，根據(jù)在上述處理中確定的第一燃料噴射量Sp、第一噴射時間Ts、第二燃料噴射量Sm、第二噴射時間Tm、第三燃料噴射量Spp、第三噴射時間Tpp和點火時間Ts，通過燃料噴射閥6執(zhí)行第一噴射、第二噴射和第三噴射，并通過火花塞5執(zhí)行點火。由此，實施根據(jù)這個實例的高負荷燃燒控制。在完成步驟S147的處理之后，再次執(zhí)行步驟S101的處理。

根據(jù)這個實例，如上面描述的，通過與內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷相關(guān)地適當?shù)卦O(shè)定與燃燒控制有關(guān)的參數(shù)(包括第一燃料噴射量Sp、第一噴射時間Tp、第二燃料噴射量Sm、第二噴射時間Tm、第三燃料噴射量Spp、第三噴射時間Tpp和點火時間Ts)，可以在減少煙的情況下引起穩(wěn)定的柴油燃燒的發(fā)生，并且可以提高熱效率。此外，在高負荷范圍中，在將第一燃料噴射量Sp和第二燃料噴射量Sm保持在它們的上限值的同時，通過執(zhí)行第三噴射可以噴射與負荷適應噴射量S0相等的燃料量。換言之，通過除了執(zhí)行第一噴射和第二噴射外還執(zhí)行第三噴射，與僅執(zhí)行第一噴射和第二噴射的情況下相比，能使在將煙量保持在許用范圍中的同時能引起柴油燃燒的運行范圍延伸得更多。

<變形例>

圖14示出了在根據(jù)這個實例的燃燒控制中使用的另一組示例性控制映射。正如在圖13的圖(a)中一樣，在圖14中的上圖(a)中，線L21表示內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷與第一燃料噴射量之間的關(guān)系，線L22表示發(fā)動機負荷與第二燃料噴射量之間的關(guān)系，線L23表示發(fā)動機負荷與第三燃料噴射量之間的關(guān)系，并且線L20表示發(fā)動機負荷與負荷適應噴射量(其為適于發(fā)動機負荷的燃料噴射量)之間的關(guān)系。此外，圖14中的上圖(a)也示出了未在通過由火花塞5的點火引起的燃燒中燃燒的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量M1。在圖14中的下圖(b)中，正如圖13的圖(b)一樣，線L31表示內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷與第一噴射時間Tp之間的關(guān)系，線L30表示發(fā)動機負荷與發(fā)動機時間Ts之間的關(guān)系，線L32表示發(fā)動機負荷與第二噴射時間Tm之間的關(guān)系，并且線L33表示發(fā)動機負荷與第三噴射時間Tpp之間的關(guān)系。線L31與線L32之間的距離表示第一噴射間隔Di1，線L31與線L30之間的距離表示點火間隔Ds，并且線L33與線L31之間的距離表示第二噴射間隔Di2。

在根據(jù)這個變形例的控制映射中，在低負荷范圍R3、第一中間負荷范圍R4和第二中間負荷范圍R5中，內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷與控制參數(shù)之間的關(guān)系與其在圖13所示的控制映射中相同。也在根據(jù)這個變形例的控制映射中，正如在圖13所示的控制映射中，在高負荷范圍R6中，第二燃料噴射量Sm固定于最大第二燃料噴射量Smmax，并且第二噴射時間Tm固定于適于最大第二燃料噴射量Smmax的時間(即，第二噴射時間Tm的最大提前時間)。根據(jù)這個變形例的控制映射與圖13所示的控制映射的不同之處在于，如圖14的圖(a)中的線21所示，在高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量Sp固定于最大第一燃料噴射量Spmax。此外，在根據(jù)這個變形例的控制映射中，如由圖14的圖(b)中的線L31所示，在高負荷范圍R6中，第一噴射時間Tp固定于適于最大第一燃料噴射量Spmax的時間(即，第一噴射時間Tp的最大提前時間)。通過如上確定的第一燃料噴射量SP和第一噴射時間Tp，在高負荷范圍R6中，由圖14的圖(a)中的M1表示的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量在第一噴射燃料的預噴霧的點火之后剩余。因此，在高負荷范圍R6中第一噴射燃料的未燃燒殘余物量基本上恒定于最大量。

也在根據(jù)這個變形例的控制映射中，正如在圖13所示的控制映射中一樣，在高負荷范圍R6中，除了第一噴射和第二噴射之外，還執(zhí)行第三噴射。換言之，在高負荷范圍R6中執(zhí)行高負荷燃燒控制。如由圖14的圖(a)中的線L23所示，第三燃料噴射量Spp隨著內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷的增加而增加。如由圖14的圖(b)中的線L33所示，第三噴射時間Tpp以使第二噴射間隔Di2隨著內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷的增加而增加的方式提前。然而，在根據(jù)這個變形例的控制映射中，高負荷范圍R6中的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量恒定于最大量。因此，在高負荷范圍R6中的用于相同發(fā)動機負荷的第三燃料噴射量Spp小于在圖13所示的控制映射中的該第三燃料噴射量，在圖13中在高負荷范圍R6中第一燃料噴射量Sp固定于最小第一燃料噴射量Spmin，并且第一噴射燃料的未燃燒殘余物量恒定于最小量。因此，在高負荷范圍R6中，在第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒所燃燒的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量與第三燃料噴射量的總和近似等于在圖13所示的控制映射的情況中的相應總和。

也在使用根據(jù)這個變形例的控制映射確定在高負荷范圍R6中的第一燃料噴射量Sp、第一噴射時間Tp、第二燃料噴射量Sm、第二噴射時間Tm、第三燃料噴射量Spp、第三噴射時間Tpp和點火時間Ts的情況中，可以在減少煙產(chǎn)生的情況下引起穩(wěn)定的柴油燃燒的發(fā)生。而且，通過根據(jù)這個變形例的控制映射，在內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷從第二中間負荷范圍R5到高負荷范圍R6(反之亦然)的轉(zhuǎn)換時的第一燃料噴射量Sp和第一噴射時間Tp的變化可以相對較小。因此，可以認為可以改進第一燃料噴射量Sp和第一噴射時間Tp的魯棒性。

[實例2]

根據(jù)實例2的內(nèi)燃機及其進氣和排氣系統(tǒng)的一般構(gòu)造與其在實例1中相同。在下面，將參考圖15至17描述根據(jù)實例2的燃燒控制的控制流程。圖15和16是根據(jù)這個實例的燃燒控制的控制流程的流程圖。這個控制流程預先存儲在ECU20中并在內(nèi)燃機1運行的同時通過執(zhí)行存儲在ECU20中的控制程序而以規(guī)定的間隔重復實施這個控制流程。在這個控制流程中的步驟S101至S108、S110至S114和S130與其在圖11所示的上述流程中相同，并且執(zhí)行相同處理的步驟由相同的標記表示并將不在進一步描述。

圖17示出了在根據(jù)這個實例的燃燒控制中使用的示例性控制映射。在圖17的上圖(a)中，正如在圖13的圖(a)中一樣，線L21表示內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷與第一燃料噴射量之間的關(guān)系，線L22表示發(fā)動機負荷與第二燃料噴射量之間的關(guān)系，線L23表示發(fā)動機負荷與第三燃料噴射量之間的關(guān)系，并且線L20表示發(fā)動機負荷與負荷適應噴射量(其為適于發(fā)動機負荷的燃料噴射量)之間的關(guān)系。此外，圖17中的上圖(a)還示出了在通過由火花塞5的點火所引起的燃燒中未燃燒的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量M1。在圖17的下圖(b)中，正如在圖13的圖(b)中一樣，線L31表示內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷與第一噴射時間Tp之間的關(guān)系，線L30表示發(fā)動機負荷與點火時間Ts之間的關(guān)系，線L32表示發(fā)動機負荷與第二噴射時間Tm之間的關(guān)系，并且線L33表示發(fā)動機負荷與第三噴射時間Tpp之間的關(guān)系。線L31與線L32之間的距離表示第一噴射間隔Di1，線L31與線L30之間的距離表示點火間隔Ds，并且線L33與線L31之間的距離表示第二噴射間隔Di2。

如圖17所示，在這個實例中，當內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷處于低負荷范圍R3或第一中間負荷范圍R4時，執(zhí)行上述基本燃燒控制。當內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷處于第二中間負荷范圍R5或高負荷范圍R6時，執(zhí)行上述高負荷燃燒控制。由此，根據(jù)這個實例的燃燒控制與根據(jù)實例1的燃燒控制的不同之處在于，不僅在高負荷范圍R6中而且在第二中間負荷范圍R5中，除了第一噴射和第二噴射之外，還執(zhí)行第三噴射。在這個實例中，第一中間負荷范圍R4和第二中間負荷范圍R5的邊界上的發(fā)動機負荷是如在本發(fā)明中限定的“預定負荷”。

在根據(jù)這個實例的控制流程中，如果在步驟S110中的判定是否定的，即，如果負荷適應噴射量S0大于第二預定量S2，則執(zhí)行步驟S151到S157的處理。在步驟S151中，根據(jù)圖17的圖(a)中的線L22表示的控制映射將第二燃料噴射量Sm設(shè)定為最大第二燃料噴射量Smmax。換言之，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第二燃料噴射量Sm被設(shè)定為最大第二燃料噴射量Smmax。

然后，在步驟S152中，使用圖17的圖(a)中的線L21表示的控制映射來確定第一燃料噴射量Sp。第一燃料噴射量SP被確定為比在第一中間負荷范圍R4中的第一燃料噴射量SP的最大值小的預定第一燃料噴射量Spx。此外，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量SP固定于預定第一燃料噴射量Spx，如由圖17的圖(a)中的線L21所示。在第一中間負荷范圍R4中的第一燃料噴射量SP的最大值未達到最大第一燃料噴射量Spmax。然而，即使在這種情況下，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量Sp也固定于比在第一中間負荷范圍R4中的第一燃料噴射量Sp的最大值小的預定第一燃料噴射量Spx。與第一燃料噴射量Sp響應于發(fā)動機負荷的增加而向上增加至最大第一燃料噴射量Spnax的情況相比，這可使得第一噴射燃料的未燃燒殘余物量較小。因此，可以更有效地降低第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的重疊。因此，可以進一步減少由于其重疊所產(chǎn)生的煙量。

在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量Sp可固定于最小燃料噴射量Spmin。這可以盡可能多地減少第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的重疊。因此，可以盡可能多地減少由于其重疊所產(chǎn)生的煙量。

然后，在步驟S153中，使用由圖17的圖(a)中的線L23表示的控制映射來確定第三燃料噴射量Spp。在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，發(fā)動機負荷(負荷適應噴射量S0)與第三燃料噴射量Spp之間的由線L23表示的關(guān)系由上述等式4表達，正如在實例1的高負荷范圍R6中一樣。因此，可以考慮根據(jù)這個實例的高負荷燃燒控制的特征來確定第三燃料噴射量Spp。在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，如上所述，第二燃料噴射量Sm固定于最大第二燃料噴射量Smmax，因此在上述等式4中Sm＝Smmax。而且，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量Sp固定于預定第一燃料噴射量Spx，因此在上述等式4中Sp＝Spx。如將在后文描述的，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第一噴射時間Tp、第二噴射時間Tm和點火時間Ts都是恒定的，并且點火間隔Ds和第一噴射間隔Di1兩者是恒定的。因此，在上述等式4中的因數(shù)α是恒定值。因此，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，隨著發(fā)動機負荷增加，第三燃料噴射量Spp根據(jù)發(fā)動機負荷的增加而增加。

然后，在步驟S154中，使用圖17的圖(b)中的線L31表示的控制映射來確定第一噴射時間Tp。在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，由于第二燃料噴射量Sm固定于最大第二燃料噴射量Smmax，所以在步驟S103中確定的第二噴射時間Tm也是固定的。此外，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量Sp也固定于預定第一燃料噴射量Spx。因此，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第一噴射時間Tp也是恒定的，其中第一噴射時間Tp與第二噴射時間Tm相關(guān)地被確定以便設(shè)定適當?shù)牡谝粐娚溟g隔Di1，通過該適當?shù)牡谝粐娚溟g隔，在第一燃料噴射量SP是預定第一燃料噴射量Spx時獲得令人滿意的熱效率。

然后，在步驟S155中，使用圖17的圖(b)中的線L30表示的控制映射來確定點火時間Ts。如在圖17的圖(b)所示，點火間隔Ds(其為第一噴射時間Tp與點火時間Ts之間的間隔)保持恒定。因此，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，點火時間Ts也是固定的。

然后，在步驟S156中，使用圖17的圖(b)中的線L33表示的控制映射來確定第三噴射時間Tpp。正如在實例1的高負荷范圍R6中一樣，以提供適當?shù)牡诙娚溟g隔Di的方式確定第三噴射時間Tpp，該適當?shù)牡诙娚溟g隔允許第三噴射燃料在開始第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒而燃燒。在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，正如在實例1的高負荷范圍R6中一樣，第三燃料噴射量Spp隨著發(fā)動機負荷的增加而增加。因此，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，如圖17的圖(b)所示，以第二噴射間隔Di2隨著發(fā)動機負荷向上增加至某一發(fā)動機負荷而增加的方式使第三噴射時間Tpp提前(即，直到第三噴射時間Tpp達到上限或最大提前為止)。

在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，通過與以上述方式確定的第一噴射、第二噴射和點火有關(guān)的參數(shù)，由圖17的圖(a)中的M1表示的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量在第一噴射燃料的預噴霧的點火之后剩余。在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量Sp、第一噴射間隔Di1和點火間隔Ds恒定。因此，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第一噴射燃料的未燃燒殘余物量基本恒定。

在完成步驟S156的處理之后，執(zhí)行步驟S157的處理。在步驟S157中，根據(jù)在上述處理中確定的第一燃料噴射量Sp、第一噴射時間Ts、第二燃料噴射量Sm、第二噴射時間Tm、第三燃料噴射量Spp、第三噴射時間Tpp和點火時間Ts，通過燃料噴射閥6執(zhí)行第一噴射、第二噴射和第三噴射，并通過火花塞5執(zhí)行點火。由此，實施根據(jù)這個實例的高負荷燃燒控制。在完成步驟S157的處理之后，再次執(zhí)行步驟S101的處理。

在根據(jù)這個實例的控制中，通過不僅在高負荷范圍R6中而且在第二中間負荷范圍R5中執(zhí)行第三噴射，當內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷處于第二中間負荷范圍R5時，第一燃料噴射量Sp可以相對較小。因此，可以進一步減小在第二中間負荷范圍中由于第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的重疊所產(chǎn)生的煙量。

在這個實例中，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量Sp可固定于在第一中間負荷范圍R4中的第一燃料噴射量Sp的最大值。在這種情況下，第一噴射時間也固定于在第一中間負荷范圍R4中的第一噴射時間Tp的最大提前。由此，在內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷從第一中間負荷范圍R4到第二中間負荷范圍R5(或者反之亦然)的轉(zhuǎn)換時，第一燃料噴射量SP和第一噴射時間Tp的變化可以較小。因此，可以認為可以改進第一燃料噴射量Sp和第一噴射時間Tp的魯棒性。

<變形例>

圖18示出了在根據(jù)這個實例的燃燒控制中使用的另一組示例性控制映射。在圖18的上圖(a)中，正如在圖13的圖(a)中一樣，線L21表示內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷與第一燃料噴射量之間的關(guān)系，線L22表示發(fā)動機負荷與第二燃料噴射量之間的關(guān)系，線L23表示發(fā)動機負荷與第三燃料噴射量之間的關(guān)系，并且線L20表示發(fā)動機負荷與負荷適應噴射量(其為適于發(fā)動機負荷的燃料噴射量)之間的關(guān)系。此外，圖18的上圖(a)還示出了在通過由火花塞5的點火所引起的燃燒中未燃燒的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量M1。在圖18的下圖(b)中，正如在圖13中的圖(b)中一樣，線L31表示內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷與第一噴射時間Tp之間的關(guān)系，線L30表示發(fā)動機負荷與點火時間Ts之間的關(guān)系，線L32表示發(fā)動機負荷與第二噴射時間Tm之間的關(guān)系，并且L33表示發(fā)動機負荷與第三噴射時間Tpp之間的關(guān)系。線L31與線L32之間的距離表示第一噴射間隔Di1，線L31與線L30之間的距離表示點火間隔Ds，并且線L33與線L31之間的距離表示第二噴射間隔Di2。

在根據(jù)這個變形例的控制映射中，在低負荷范圍R3和第一中間負荷范圍R4中，內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷與控制參數(shù)之間的關(guān)系與其在圖17所示的控制映射中相同。也在根據(jù)這個變形例的控制映射中，正如在圖17所示的控制映射一樣，在第二中間范圍R5和高負荷范圍R6中，第二燃料噴射量Sm固定于最大第二燃料噴射量Smmax，并且第二噴射時間Tm固定于適于最大第二燃料噴射量Smmax的時間(即，第二噴射時間Tm的最大提前時間)。根據(jù)這個變形例的控制映射與圖17所示的控制映射的不同之處在于，如由圖18的圖(a)中的線L21所示，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，第一燃料噴射量SP也響應于發(fā)動機負荷的增加而增加。此外，在根據(jù)這個變形例的控制映射中，如由圖18的圖(b)中的線L31所示，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中所示，第一噴射時間Tp響應于發(fā)動機負荷的增加而提前。通過如上確定的第一燃料噴射量Sp和第一噴射時間Tp，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，由圖18的圖(a)中的M1表示的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量在第一噴射燃料的預噴霧的點火之后剩余。由此，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，隨著發(fā)動機負荷增加，第一噴射燃料的未燃燒殘余物量增加。

也在根據(jù)這個變形例的控制映射中，不僅在高負荷范圍R6中而且在第二中間負荷范圍R5中，除了第一噴射和第二噴射之外，還執(zhí)行第三噴射。如由圖18的圖(a)中的線L23所示，第三燃料噴射量Spp隨著內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷的增加而增加。此外，如由圖18的圖(b)中的線L33所示，第三噴射時間Tpp以使第二噴射間隔Di2隨著內(nèi)燃機1的發(fā)動機負荷的增加而增加的方式提前。然而，在根據(jù)這個變形例的控制映射中，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量隨著發(fā)動機負荷的增加而增加。因此，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中用于相同發(fā)動機負荷的第三燃料噴射量Spp比在圖17所示的控制映射中的第三燃料噴射量小，在圖17所示的控制映射中，第一燃料噴射量Sp在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中固定于預定第一燃料噴射量Spx，并且第一噴射燃料的未燃燒殘余物量是恒定的。因此，在高負荷范圍R6中，在第二噴射之后通過自燃或擴散燃燒而燃燒的第一噴射燃料的未燃燒殘余物量和第三燃料噴射量的總和近似等于其在圖13所示的控制映射的情況。

即使在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中第一燃料噴射量SP響應于發(fā)動機負荷的增加而增加(正如這個變形例的控制映射一樣)，通過將第三燃料噴射量Spp調(diào)節(jié)至適當值，第一燃料噴射量Sp保持等于或小于最大第一燃料噴射量Spmax。因此，能夠?qū)⒂捎诘谝粐娚淙剂系奈慈紵龤堄辔锖偷诙娚淙剂系闹丿B所產(chǎn)生的煙量保持在許用范圍內(nèi)。換言之，能夠在將由于第一噴射燃料的未燃燒殘余物和第二噴射燃料的重疊所產(chǎn)生的煙量保持在許用范圍內(nèi)的同時，響應于發(fā)動機負荷的增加而增加第一燃料噴射量Sp。

在使用根據(jù)這個變形例的控制映射來確定在第二中間負荷范圍和高負荷范圍R6中的第一燃料噴射量Sp、第一噴射時間Tp、第二燃料噴射量Sm、第二噴射時間Tm、第三燃料噴射量Spp、第三噴射時間Tpp和點火時間Ts的情況下，可以在減少煙產(chǎn)生的情況下引起穩(wěn)定的柴油燃燒的發(fā)生。

在根據(jù)這個實例的高負荷燃燒控制中，在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中，適當?shù)卣{(diào)節(jié)第三燃料噴射量Spp使第二燃料噴射量Sm在不超過最大第二噴射燃料范圍Smmax的范圍中響應于發(fā)動機負荷的增加而增加。換言之，在將源自第二噴射燃料的煙量保持在許用范圍內(nèi)的同時，第二燃料噴射量Sm可響應于發(fā)動機負荷的增加而增加。

即使在第二中間負荷范圍R5和高負荷范圍R6中不僅第三燃料噴射量Spp響應于發(fā)動機負荷的增加而增加而且第一燃料噴射量Sp和第二燃料噴射量Sm中的至少一個燃料噴射量響應于發(fā)動機負荷的增加而增加的情況下，優(yōu)選地，響應于發(fā)動機負荷的增加的負荷適應噴射量S0的增加的百分之五十或更多由第三燃料噴射量Spp的增加組成。換言之，優(yōu)選地，第一燃料噴射量SP和第二燃料噴射量Sm的增加小于第三燃料噴射量Spp的增加。如果這是這種情況，在第一燃料噴射量SP和第二燃料噴射量Sm中的至少一個燃料噴射量響應于發(fā)動機負荷的增加而增加的情況下，與在響應于發(fā)動機負荷的增加的負荷適應噴射量S0中的百分之五十或更多由第一燃料噴射量Sp的增加和第二燃料噴射量Sm的增加組成(或者在僅第一噴射燃量Sp和第二燃料噴射量Sm中的一個燃料噴射量增加的情況下，由第一噴射燃量Sp和第二燃料噴射量Sm中的一個燃料噴射量的增加構(gòu)成)的情況相比，能夠煙量較小。

附圖標記列表

1：內(nèi)燃機

2：氣缸

3：活塞

5：火花塞

6：燃料噴射閥

7：排氣端口

8：進氣端口

9：進氣門

10：排氣門

20：ECU

21：曲柄位置傳感器

22：加速器位置傳感器

71：節(jié)氣門

72：空氣流量計

Tp：第一噴射時間

Tm：第二噴射時間

Tpp：第三噴射時間

Ts：點火時間

Di1：第一噴射間隔

Di2：第二噴射間隔

Ds：點火間隔

Sp：第一燃料噴射量

Sm：第二燃料噴射量

Spp：第三燃料噴射量。