至在氣缸蓋15 (參考圖2)中形成的進(jìn)氣口 15a的進(jìn)氣歧管61，并且進(jìn)氣管62被連接至進(jìn)氣歧管61。在進(jìn)氣系統(tǒng)6中，從上游側(cè)依次布置有空氣濾清器63、空氣流量計(jì)43和進(jìn)氣節(jié)流閥(柴油節(jié)氣門)64。
[0034]設(shè)置正常進(jìn)氣口和渦流進(jìn)氣口的雙系統(tǒng)作為每個氣缸的進(jìn)氣口 15a，并且在每個正常進(jìn)氣口中布置渦流控制閥66 (參考圖2)。由ECU100控制渦流控制閥66的開度(SCV開度)。渦流控制閥66的開度越大，燃燒室3中(氣缸中)的渦流的流速(下文稱為渦流流速)越低，并且相反，渦流控制閥66的開度越小，燃燒室3中的渦流流速越高。
[0035]氣缸蓋15設(shè)有缸內(nèi)壓力傳感器4A(參見圖3)，該缸內(nèi)壓力傳感器4A檢測燃燒室3中的燃燒壓力。在每個氣缸中都設(shè)有缸內(nèi)壓力傳感器4A。
[0036]排氣系統(tǒng)7包括被連接至在氣缸蓋15中形成的排氣口 15b的排氣歧管71，并且排氣管72被連接至排氣歧管71。在排氣系統(tǒng)7中布置排氣控制單元73。排氣控制單元73設(shè)有作為NOx閉塞還原式催化劑的NOx儲存還原(NSR)催化劑74，以及柴油顆粒過濾器(DPF)75。
[0037]如圖2中所示，在氣缸體11中，形成用于每個氣缸(4個氣缸)的氣缸孔12，并且活塞13被容納在每個氣缸孔12中，以便能夠在豎直方向上滑動。
[0038]燃燒室3被形成在活塞13的頂表面13a上。也就是說，燃燒室3由被附接至氣缸體11的上部的氣缸蓋15的底表面、氣缸孔12的內(nèi)壁表面以及活塞13的頂表面13a限定。腔體(凹部)13b大致形成在活塞13的頂表面13a的中央部分處，并且腔體13b也構(gòu)成燃燒室3的一部分。
[0039]活塞13通過連接桿18被連接至曲軸，曲軸為發(fā)動機(jī)輸出軸。朝著燃燒室3布置預(yù)熱塞19。
[0040]用于打開或關(guān)閉進(jìn)氣口 15a的進(jìn)氣閥16以及用于打開或關(guān)閉排氣口 15b的排氣閥17被設(shè)置在氣缸蓋15中。
[0041]如圖1中所示，發(fā)動機(jī)I設(shè)有增壓器(渦輪增壓器)5。渦輪增壓器5包括通過渦輪軸51彼此聯(lián)接的渦輪52和壓縮機(jī)葉輪53。該實(shí)例的渦輪增壓器5為可變噴嘴式渦輪增壓器，在渦輪52側(cè)上設(shè)置可變噴嘴葉片機(jī)構(gòu)54，并且能夠通過改變可變噴嘴葉片機(jī)構(gòu)54的噴嘴葉片54a的開度來調(diào)節(jié)增壓壓力。
[0042]進(jìn)氣管62設(shè)有中冷器65，該中冷器65用于冷卻通過使用渦輪增壓器5增壓而溫度升高的吸入空氣。
[0043]發(fā)動機(jī)I設(shè)有排氣循環(huán)通路(EGR通路)8，以將一部分排氣適當(dāng)?shù)匮h(huán)至進(jìn)氣系統(tǒng)6。EGR通路8設(shè)有EGR閥81和EGR冷卻器82。
[0044]-ECU-
[0045]E⑶100包括由CPU、ROM、RAM (未示出)等構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)以及輸入和輸出電路。如圖3中所示，曲軸位置傳感器40、軌道壓力傳感器41、節(jié)氣門開度傳感器42、空氣流量計(jì)43、排氣溫度傳感器45a和45b、水溫傳感器56、油門開度傳感器47、吸入空氣壓力傳感器48、吸入空氣溫度傳感器49、缸內(nèi)壓力傳感器4A、外部空氣溫度傳感器4B、外部空氣壓力傳感器4C等等被連接至E⑶100的輸入電路。
[0046]同時，供應(yīng)栗21的吸入控制閥21A、噴射器23、可變噴嘴葉片機(jī)構(gòu)54、進(jìn)氣節(jié)流閥64、EGR閥81、渦流控制閥66等等被連接至E⑶100的輸出電路。
[0047]ECU 100基于來自上述傳感器的輸出值、通過使用輸出值的計(jì)算表達(dá)式獲得的計(jì)算值或者ROM中存儲的各種圖來執(zhí)行對發(fā)動機(jī)I的各種控制。
[0048]例如，E⑶100基于發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)來確定噴射的燃料量以及燃料噴射型態(tài)。具體地，ECU 100通過如下方式執(zhí)行燃料噴射控制:基于曲柄位置傳感器40的檢測值計(jì)算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；基于油門開度傳感器47的檢測值獲得油門踏板的踩踏量(油門開度);和基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和油門開度確定噴射的燃料總量(前導(dǎo)噴射時的噴射量以及主噴射時的噴射量的和)和燃料噴射型態(tài)。另外，除了前導(dǎo)噴射和主噴射之外，視需要執(zhí)行延遲噴射和后噴射。這些類型的噴射的功能眾所周知。
[0049]E⑶100根據(jù)控制發(fā)動機(jī)I的運(yùn)行狀態(tài)來控制EGR閥81的開度，并且調(diào)節(jié)朝著進(jìn)氣歧管61再循環(huán)的排氣量(EGR量)。ECU 100控制可變噴嘴葉片機(jī)構(gòu)54的致動器，并且調(diào)節(jié)噴嘴葉片54a的開度，由此調(diào)節(jié)增壓壓力。
[0050]在E⑶100的ROM中提前存儲了多個理想的生熱率波形(基準(zhǔn)生熱率波形)，其中以發(fā)動機(jī)I的運(yùn)行狀態(tài)量和運(yùn)行條件作為參數(shù)。詳細(xì)地，在ECU 100的ROM中存儲預(yù)混燃燒的理想生熱率波形以及擴(kuò)散燃燒的多個理想生熱率波形。
[0051]更具體地，在E⑶100的ROM中存儲近似于等腰三角形的理想生熱率波形(參見圖5)，并且能夠從等腰三角形的頂點(diǎn)位置讀取基準(zhǔn)峰值位置(曲柄角)，并且能夠從等腰三角形的斜邊(生熱率上升時段的斜邊)的梯度讀取基準(zhǔn)生熱率梯度。能夠從等腰三角形的上升位置讀取基準(zhǔn)生熱率的上升時間(基準(zhǔn)上升時間(曲柄角))。
[0052]這里，“理想生熱率波形”是假定將在如下情況下理論上可獲得的生熱率波形，即，在確保根據(jù)指令噴射量的噴射的燃料量、根據(jù)指令燃料噴射壓力的燃料噴射壓力(軌道壓力)和根據(jù)指令噴射時段的燃料噴射時段的狀態(tài)下，燃料效率足夠高。理想生熱率波形根據(jù)發(fā)動機(jī)I的運(yùn)行量(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油門開度等等)的量以及運(yùn)行條件(冷卻劑溫度、吸入空氣溫度等等)而變化。因此，提前在ECU 100的ROM中存儲根據(jù)發(fā)動機(jī)I的運(yùn)行狀態(tài)量和運(yùn)行條件的多個理想生熱率波形。提前通過試驗(yàn)、模擬等等獲得相應(yīng)的理想生熱率波形。在本發(fā)明中，也將理想生熱率波形稱為基準(zhǔn)生熱率波形，并且也將理想生熱率稱為基準(zhǔn)生熱率。
[0053]如將在下文所述的，在提前存儲(設(shè)定)于E⑶100的ROM中的多個基準(zhǔn)生熱率波形中，讀取根據(jù)發(fā)動機(jī)I的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)量和實(shí)際運(yùn)行條件的基準(zhǔn)生熱率波形的基準(zhǔn)生熱率梯度和基準(zhǔn)峰值位置(或基準(zhǔn)上升時間)，并且確定基準(zhǔn)生熱率梯度和實(shí)際燃燒時的實(shí)際生熱率梯度之間的偏離。
[0054]另外，可在E⑶100的ROM中提前存儲根據(jù)發(fā)動機(jī)I的運(yùn)行狀態(tài)量和運(yùn)行條件的多個基準(zhǔn)生熱率波形的基準(zhǔn)生熱率梯度和基準(zhǔn)峰值位置(或基準(zhǔn)上升時間)，并且可根據(jù)發(fā)動機(jī)I的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)量和實(shí)際運(yùn)行條件，從ECU 100的ROM讀取基準(zhǔn)生熱率梯度和基準(zhǔn)峰值位置(或基準(zhǔn)上升時間)。
[0055]-修正控制-
[0056]然后，將描述由E⑶100執(zhí)行的修正控制的實(shí)例。
[0057]首先，在柴油發(fā)動機(jī)中，如果氣缸(燃燒室)中的氧氣量短缺，則燃燒退化并且傾向于產(chǎn)生煙。為了抑制這種煙的產(chǎn)生，有必要適當(dāng)?shù)匦拚鯕饬肯鄬τ谌剂系亩倘薄?br>[0058]這里，即使氧氣量相對于燃料而言少，所產(chǎn)生的總熱量(生熱效率)也不變。然而，由于燃燒不易于進(jìn)行(由于火焰擴(kuò)散變慢)，所以在生熱率梯度的過程(在實(shí)際生熱率已經(jīng)上升后)中，實(shí)際生熱率的梯度變緩，并且在實(shí)際生熱率梯度和基準(zhǔn)生熱率梯度之間發(fā)生偏離(參考圖5)。因此，當(dāng)實(shí)際生熱率波形和基準(zhǔn)生熱率梯度在生熱率梯度的過程中彼此偏離時，能夠說氧氣量相對于燃料而言少。基于這種共識，在該實(shí)施例中，當(dāng)在生熱率上升后，在基準(zhǔn)生熱率梯度和實(shí)際生熱率梯度之間發(fā)生預(yù)定量或更大的偏離時，就通過修正發(fā)動機(jī)I的控制參數(shù)來抑制煙的產(chǎn)生，以便消除偏離，由此解決氧氣量相對于燃料的短缺。
[0059]將參考圖4的流程圖描述這種修正控制的特定實(shí)例。在E⑶100中，只要在啟動發(fā)動機(jī)I后在任何氣缸中執(zhí)行了燃燒沖程，就執(zhí)行圖4中所示的流程圖。在該實(shí)例中，針對在主噴射時噴射的燃料燃燒。
[0060]如果圖4的流程圖開始，就在步驟STlOl中獲得發(fā)動機(jī)I的運(yùn)行狀態(tài)量和運(yùn)行條件。發(fā)動機(jī)I的運(yùn)行狀態(tài)量的實(shí)例包括基于曲軸位置傳感器40的檢測值計(jì)算的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油門開度傳感器47檢測到的油門開度(發(fā)動機(jī)負(fù)荷)、缸內(nèi)壓力傳感器4A檢測到的缸內(nèi)壓力，等等。發(fā)動機(jī)I的運(yùn)行條件的實(shí)例包括水溫傳感器46檢測到的冷卻劑溫度，以及吸入空氣溫度傳感器49檢測到的吸入空氣溫度。
[0061]然后，在步驟ST102中讀取基準(zhǔn)生熱率梯度Sb和基準(zhǔn)峰值位置Pb (參考圖5)。具體地，在ECU 100的ROM中存儲的多個基準(zhǔn)生熱率波形中讀取在步驟STlOl中獲得的根據(jù)發(fā)動機(jī)I的運(yùn)行狀態(tài)量和運(yùn)行條件的基準(zhǔn)生熱率波形(預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒兩者的基準(zhǔn)生熱率波形)，并且讀取預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒的基