JP2007327480A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】過給機及びＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の運転状態が過渡運転状態となったときに、ＮＯｘの排出量を抑制しつつ未燃燃料の排出量の増加や失火をも抑制することを課題とする。
【解決手段】内燃機関の運転状態に基づいて目標過給圧及び目標ＥＧＲガス量を算出する（Ｓ１０２）。そして、内燃機関の運転状態が過渡運転状態となった場合に実際の過給圧が目標過給圧に達していないときは（Ｓ１０４）、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量よりも少ない量に制御する（Ｓ１０６、Ｓ１０７）。
【選択図】図２

Description

本発明は、過給機及びＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気浄化システムにおいては、内燃機関の排気の少なくとも一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するＥＧＲ装置を備えたものが知られている。ＥＧＲガスを吸気系に導入することによってＮＯｘの排出量を低減することが出来る。

特許文献１には、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、吸気系に導入するＥＧＲガス量を変化させるときにその変化量を制限する技術が開示されている。
特開平５−２６３７１６号公報

過給機及びＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、内燃機関の運転状態に応じて過給圧及びＥＧＲガス量を変化させる。しかしながら、過給圧を変化させるときの応答性はＥＧＲガス量を変化させるときの応答性に比べて低い。

そのため、内燃機関の運転状態が過渡運転状態となることで過給圧を上昇させると共にＥＧＲガス量を増加させるときに、ＥＧＲガス量が実際の過給圧に対して過剰に多い量となる場合がある。このような場合、ＥＧＲガス量が気筒内に流入する吸入空気量に対して過剰に多い量となるため、未燃燃料の排出量の増加や失火を招く虞がある。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであって、過給機及びＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の運転状態が過渡運転状態となったときに、ＮＯｘの排出量を抑制しつつ未燃燃料の排出量の増加や失火をも抑制することが出来る技術を提供することを目的とする。

本発明では、内燃機関の運転状態に基づいて目標過給圧及び目標ＥＧＲガス量を算出する。そして、内燃機関の運転状態が過渡運転状態となった場合に実際の過給圧が目標過給圧に達していないときは、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量よりも少ない量に制御する。

より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気の少なくとも一部をＥＧＲガスとして該内燃機関の吸気系に導入するＥＧＲ装置と、
前記内燃機関の排気のエネルギーを用いて吸気を過給する過給機と、
前記ＥＧＲ装置によって前記内燃機関の吸気系に導入されるＥＧＲガス量を制御するＥＧＲガス量制御手段と、
ＥＧＲガス量の目標値である目標ＥＧＲガス量を前記内燃機関の運転状態に基づいて算出する目標ＥＧＲガス量算出手段と、
過給圧の目標値である目標過給圧を前記内燃機関の運転状態に基づいて算出する目標過給圧算出手段と、
実際の過給圧を検出する過給圧検出手段と、を備え、
前記ＥＧＲガス量制御手段は、前記内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるときに前記過給圧検出手段によって検出される実際の過給圧が目標過給圧よりも低い場合、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量よりも少ない量に制御することを特徴とする。

本発明によれば、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるときに吸気系に導入されるＥＧＲガス量が実際の過給圧に対して（即ち、吸入空気量に対して）過剰に多い量となることを抑制することが出来る。従って、内燃機関の運転状態が過渡運転状態となったときに、ＮＯｘの排出量を抑制しつつ未燃燃料の排出量の増加や失火をも抑制することが出来る。

本発明においては、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるときに実際の過給圧が目標過給圧よりも低い場合、該実際の過給圧が低いほどＥＧＲガス量をより少ない量に制御してもよい。これにより、ＥＧＲガス量を実際の過給圧により適した量とすることが出来る。

本発明において、内燃機関における燃料噴射弁が気筒内に燃料を直接噴射するものである場合、該燃料噴射弁によって圧縮行程上死点近傍の時期に行われる主燃料噴射よりも前の時期に副燃料噴射を実行する副燃料噴射実行手段と、該副燃料噴射実行手段による副燃料噴射の実行時期を制御する副燃料噴射時期制御手段と、副燃料噴射の実行時期の目標値である目標副燃料噴射時期を内燃機関の運転状態に基づいて算出する目標副燃料噴射時期算出手段と、をさらに備えてもよい。

そして、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるときに過給圧検出手段によって検出される実際の過給圧が目標過給圧よりも低い場合は、副燃料噴射時期制御手段によって副燃料噴射の実行時期を目標副燃料噴射時期より遅角してもよい。

副燃料噴射の実行時期が遅角されると該副燃料噴射の実行時期と主燃料噴射の実行時期との間隔が短くなる。そのため、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼に供され易くなる。

従って、上記によれば、副燃料噴射が実行されている状態で実際の過給圧が目標過給圧よりも低くなった場合においても、未燃燃料の排出量の増加や失火を抑制することが出来る。

ここで、過給圧が低いほど吸入空気量は少ない量となる。そのため、副燃料噴射によって噴射される燃料は過給圧が低いほど燃焼に供され難くなる。

そこで、上記において、副燃料噴射の実行時期を目標副燃料噴射時期より遅角する場合、実際の過給圧が低いほど副燃料噴射の実行時期をより遅い時期に制御してもよい。これにより、副燃料噴射によって噴射された燃料をより燃焼し易くすることが出来る。

上記においては、副燃料噴射量を制御する副燃料噴射量制御手段と、副燃料噴射量の目標値である目標副燃料噴射量を内燃機関の運転状態に基づいて算出する目標副燃料噴射量算出手段と、をさらに備えてもよい。そして、副燃料噴射の実行時期が目標副燃料噴射時期よりも遅角される場合、副燃料噴射量制御手段によって副燃料噴射量を目標副燃料噴射量よりも少ない量に制御してもよい。

上述したように、副燃料噴射の実行時期が遅角されると、該副燃料噴射の実行時期と主燃料噴射の実行時期との間隔が短くなる。そのため、副燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼のために酸素が消費された状態で主燃料噴射が実行され易くなる。その結果、粒子状物質（以下、ＰＭと称する）の増加を招く虞がある。

そこで、副燃料噴射量を減量することで副燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼のた
めに消費される酸素量を少なくする。これにより、ＰＭの発生を抑制することが出来る。

従って、上記によれば、副燃料噴射の実行時期が目標副燃料噴射時期よりも遅角された場合であっても、ＰＭの増加を抑制することが出来る。

ここで、副燃料噴射の実行時期が遅いほど、即ち、副燃料噴射の実行時期と主燃料噴射の実行時期との間隔が短いほど、主燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼時の酸素が不足し易い。そのため、副燃料噴射の実行時期が遅いほどＰＭの増加を招き易い。

そこで、上記において、副燃料噴射量を目標副燃料噴射量よりも少ない量に制御する場合、副燃料噴射の実行時期が遅いほど副燃料噴射量をより少ない量に制御してもよい。これにより、副燃料噴射量を副燃料噴射の実行時期と主燃料噴射の実行時期との間隔により適した量とすることが出来る。

内燃機関の運転状態の変化に伴って過給圧を目標過給圧にまで上昇させようとした場合、実際の過給圧が一時的に目標過給圧を超える場合がある。過給圧が高くなると吸入空気量が増加するため、ＥＧＲガス量を増加させても未燃燃焼の排出量の増加や失火を招く可能性は低くなる。

そこで、本発明においては、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるときに過給圧検出手段によって検出される実際の過給圧が目標過給圧よりも高い場合、ＥＧＲガス量制御手段によってＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量よりも多い量に制御してもよい。

これによれば、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるときに実際の過給圧が目標過給圧よりも高くなった場合において、未燃燃料の排出量の増加や失火を抑制しつつＮＯｘの排出量をより低減することが出来る。

また、この場合、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるときに実際の過給圧が目標過給圧よりも高い場合、該実際の過給圧が高いほどＥＧＲガス量をより多い量に制御してもよい。これにより、ＥＧＲガス量を実際の過給圧により適した量とすることが出来る。

上記において、燃料噴射弁が内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射するものである場合、該燃料噴射弁による燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段と、燃料噴射時期の目標値である目標燃料噴射時期を内燃機関の運転状態に基づいて算出する目標燃料噴射時期算出手段と、をさらに備えてもよい。

そして、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量よりも多い量に制御される場合、燃料噴射時期を目標燃料噴射時期より遅角してもよい。

燃料噴射時期を遅角することで排気の温度を上昇させることが出来る。そのため、上記によれば、ＥＧＲガス量を増加させることでＰＭの増加を招いた場合であっても、該ＰＭの酸化を促進させることが可能となる。

従って、上記によれば、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量よりも多い量に制御された場合であっても、外部へのＰＭの排出量をより抑制することが出来る。

ここで、ＥＧＲガス量が多いほどＰＭは増加し易くなる。そして、燃料噴射時期が遅いほど排気の温度をより高くすることが出来る。

そこで、上記において、燃料噴射時期を目標燃料噴射時期よりも遅角する場合、ＥＧＲ
ガス量が多いほど燃料噴射時期をより遅い時期に制御してもよい。これによれば、ＥＧＲガス量が多いほど排気の温度を高くすることができるため、外部へのＰＭの排出量をより抑制することが出来る。

本発明によれば、過給機及びＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の運転状態が過渡運転状態となったときに、ＮＯｘの排出量を抑制しつつ未燃燃料の排出量の増加や失火を抑制することが出来る。

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

＜内燃機関およびその吸排気系の概略構成＞
図１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒２には該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３がそれぞれ設けられている。

内燃機関１には、インテークマニホールド５およびエキゾーストマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド５には吸気通路４の一端が接続されている。エキゾーストマニホールド７には排気通路６の一端が接続されている。

吸気通路４にはターボチャージャ（過給機）８のコンプレッサ８ａが設置されている。排気通路６にはターボチャージャ８のタービン８ｂが設置されている。

インテークマニホールド５には過給圧を検出する圧力センサ１４が設けられている。

排気通路６におけるタービン８ｂより下流側には、排気中のＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ（以下、フィルタと称する）９が設けられている。該フィルタ９には吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒と称する）が担持されている。また、排気通路６におけるフィルタ９より下流側には排気の温度を検出する温度センサ１５が設けられている。

本実施例に係る内燃機関１は排気の少なくとも一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するＥＧＲ装置１１を備えている。該ＥＧＲ装置１１は、一端がエキゾーストマニホールド７に接続され他端がインテークマニホールド５に接続されたＥＧＲ通路１２を備えている。該ＥＧＲ通路１２を介してＥＧＲガスがエキゾーストマニホールド７からインテークマニホールド５に導入される。また、ＥＧＲ通路１２には、インテークマニホールド５に導入されるＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ弁１３が設けられている。

内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、圧力センサ１４及び温度センサ１５、クランクポジションセンサ１６、アクセル開度センサ１７が電気的に接続されている。クランクポジションセンサ１６は内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ１７は内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。そして、上記各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。

ＥＣＵ１０は、温度センサ１５の検出値に基づいてフィルタ９の温度を推定する。また、ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１６は内燃機関１の回転数を導出し、アクセ
ル開度センサ１７の検出値に基づいて内燃機関１の負荷を導出する。

また、ＥＣＵ１０には、燃料噴射弁３およびＥＧＲ弁１３が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ１０によってこれらが制御される。

本実施例においては、燃料噴射弁３によって、圧縮行程上死点近傍の時期に主燃料噴射が行われ、さらに、一燃焼サイクル中における主燃料噴射よりも早い時期に副燃料噴射が行われる。主燃料噴射量および副燃料噴射量、主燃料噴射の実行時期（以下、主燃料噴射時期と称する）、副燃料噴射の実行時期（以下、副燃料噴射時期と称する）はＥＣＵ１０によって制御される。

また、本実施例では、ＥＣＵ１０によってＥＧＲ弁１３の開度が制御されることでＥＧＲガス量が制御される。

＜過給圧およびＥＧＲガス量、主燃料噴射量、副燃料噴射量、主燃料噴射時期、副燃料噴射時期の制御＞
次に、本実施例に係る過給圧およびＥＧＲガス量、主燃料噴射量、副燃料噴射量、主燃料噴射時期、副燃料噴射時期を制御するための制御ルーチンについて図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、所定の間隔（例えば、内燃機関１のクランクシャフトの一回転毎）で繰り返し実行される。

本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１において、内燃機関１の運転状態（回転数および負荷等）を検出する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２に進み、目標主燃料噴射量Ｑｆｍａｉｎｔおよび目標副燃料噴射量Ｑｆｓｕｂｔ、目標主燃料噴射時期ｔｍａｉｎｔ、目標噴射インターバルΔｔｉｎｊｔ、目標過給圧Ｐｉｎｔ、目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔを内燃機関１の運転状態に基づいて算出する。これらの値と内燃機関１の運転状態との関係はＥＣＵ１０にマップとして予め記憶されている。

尚、目標噴射インターバルΔｔｉｎｊｔとは、主燃料噴射時期と副燃料噴射時期との間隔である噴射インターバルの目標値のことである。

次に、ＥＣＵ１０はＳ１０３に進む。内燃機関１の運転状態が過渡運転となった場合、上記各目標値が変化することになる。しかしながら、過給圧の応答遅れは、燃料噴射量や燃料噴射時期、ＥＧＲガス量の応答遅れに比べて大きい。そこで、本実施例では、後述するように、目標過給圧Ｐｉｎｔに対する実際の過給圧Ｐｉｎｍの比（Ｐｉｎｍ／Ｐｉｎｔ）である過給圧比ＲＰｉｎに基づいて、副燃料噴射量及び主燃料噴射時期、副燃料噴射時期、ＥＧＲガス量を補正する。

先ず、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３において、目標過給圧Ｐｉｎｔと、圧力センサ１４によって検出される現時点での実際の過給圧Ｐｉｎｍとから過給圧比ＲＰｉｎを算出する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０４に進み、過給圧比ＲＰｉｎが１よりも小さいか否かを判別する。このＳ１０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１２に進む。

Ｓ１０５に進んだＥＣＵ１０は、ＥＧＲガス量を補正するための補正係数ａ１および噴射インターバルを補正するための補正期間ｂ、副燃料噴射量を補正するための補正量ｃを
過給圧比ＲＰｉｎおよび内燃機関１の回転数Ｎｅに基づいて算出する。

補正係数ａ１および補正期間ｂ、補正量ｃのそれぞれと過給圧比ＲＰｉｎおよび内燃機関１の回転数Ｎｅとの関係は第一および第二、第三マップとしてＥＣＵ１０に予め記憶されている。そして、ＥＣＵ１０は各マップに基づいて補正係数ａ１および補正期間ｂ、補正量ｃをそれぞれ算出する。

第一および第二、第三マップにおいて、過給圧ＲＰｉｎは１以下の値となっている。第一マップにおいては、過給圧比ＲＰｉｎが１のときに補正係数ａ１が１となっており、過給圧比ＲＰｉｎが１より小さいときには補正係数ａ１が１より小さい正の値となっている。また、過給圧比ＲＰｉｎが１より小さいときには、補正係数ａ１は、過給圧比ＲＰｉｎが小さいほど小さい値となっており、内燃機関１の回転数Ｎｅが高いほど大きい値となっている。

第二マップにおいては、過給圧比ＲＰｉｎが１のときに補正期間ｂが０となっており、過給圧比ＲＰｉｎが１より小さいときには補正期間ｂが０より大きい値となっている。また、過給圧比ＲＰｉｎが１より小さいときには、補正期間ｂは、過給圧比ＲＰｉｎが小さいほど大きい値となっており、内燃機関１の回転数Ｎｅが高いほど小さい値となっている。

第三マップにおいては、過給圧比ＲＰｉｎが１のときに補正量ｃが０となっており、過給圧比ＲＰｉｎが１より小さいときには補正量ｃが０より大きい値となっている。また、過給圧比ＲＰｉｎが１より小さいときには、補正量ｃは、過給圧比ＲＰｉｎが小さいほど大きい値となっており、内燃機関１の回転数Ｎｅが高いほど小さい値となっている。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０６に進み、目標ＥＧＲガス量ＱｇｔにＳ１０５にて算出した補正係数ａ１を乗算することで補正ＥＧＲガス量Ｑｇｃ１を算出する。このとき、補正ＥＧＲガス量Ｑｇｃ１は必然的に目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも少ない量となる。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０７に進み、インテークマニホールド５に導入されるＥＧＲガス量が補正ＥＧＲガス量Ｑｇｃ１となるようにＥＧＲ弁１３の開度を制御する。つまり、ＥＧＲ弁１３の開度を、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量に制御するときよりも小さい開度とする。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０８に進み、目標噴射インターバルΔｔｉｎｊｔからＳ１０５にて算出した補正期間ｂを減算することで補正噴射インターバルΔｔｉｎｊｃを算出する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０９に進み、噴射インターバルが補正噴射インターバルΔｔｉｎｊｃとなるように副燃料噴射時期を補正する。つまり、副燃料噴射時期を、噴射インターバルを目標噴射インターバルに制御するとき（このときの副燃料噴射時期が本発明に係る目標副燃料噴射時期に相当する）よりも遅角する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１０に進み、目標副燃料噴射量ＱｆｓｕｂｔからＳ１０５にて算出した補正量ｃを減算することで補正副燃料噴射量Ｑｓｕｂｃを算出する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１１に進み、副燃料噴射量を補正副燃料噴射量Ｑｓｕｂｃに制御する。つまり、副燃料噴射量を目標副燃料噴射量Ｑｓｕｂｔよりも少ない量に制御する。その後、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

一方、Ｓ１１２に進んだＥＣＵ１０は、過給圧比ＲＰｉｎが１よりも大きいか否かを判別する。このＳ１１２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１３に進む。一方、Ｓ１１２において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。この時点で本ルーチンの実行を終了した場合、ＥＣＵ１０は、主燃料噴射量および副燃料噴射量、主燃料噴射時期、噴射インターバル、ＥＧＲガス量を補正する必要はないと判断し、これらをＳ１０２において算出した各目標値に制御する。

Ｓ１１３に進んだＥＣＵ１０は、フィルタ９の温度Ｔｃが所定温度Ｔｃａ以上であるか否かを判別する。ここで、所定温度Ｔｃａはフィルタ９に担持されたＮＯｘ触媒の活性温度の下限値以上の温度であって予め定められた温度である。つまり、フィルタ９の温度が該所定温度Ｔｃａ以上である場合、担持されたＮＯｘ触媒が活性化していると判断出来る。Ｓ１１３において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１４に進む。一方、Ｓ１１３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０は、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。この時点で本ルーチンの実行を終了した場合、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１２において否定判定された場合と同様、主燃料噴射量および副燃料噴射量、主燃料噴射時期、噴射インターバル、ＥＧＲガス量を補正する必要はないと判断し、これらをＳ１０２において算出した目標値に制御する。

Ｓ１１４に進んだＥＣＵ１０は、ＥＧＲガス量を補正するための補正係数ａ２および主燃料噴射時期を補正するための補正期間ｄを過給圧比ＲＰｉｎおよび内燃機関１の回転数に基づいて算出する。

補正係数ａ２および補正期間ｄそれぞれと過給圧比ＲＰｉｎおよび内燃機関１の回転数との関係は第四および第五マップとしてＥＣＵ１０に予め記憶されている。そして、ＥＣＵ１０は各マップに基づいて補正係数ａ２および補正期間ｄをそれぞれ算出する。

第四および第五マップにおいて、過給圧ＲＰｉｎは１以上の値となっている。第四マップにおいては、過給圧比ＲＰｉｎが１のときに補正係数ａ２が１となっている。また、過給圧比ＲＰｉｎが１より大きいのときには、補正係数ａ２は、過給圧比ＲＰｉｎが大きいほど大きい値となっており、内燃機関１の回転数Ｎｅが高いほど大きい値となっている。

第五マップにおいては、過給圧比ＲＰｉｎが１のときに補正期間ｄが０となっている。また、過給圧比ＲＰｉｎが１より大きいのときには、補正期間ｂは、過給圧比ＲＰｉｎが大きいほど大きい値となっており、内燃機関１の回転数Ｎｅが高いほど大きい値となっている。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１５に進み、目標ＥＧＲガス量ＱｇｔにＳ１１４にて算出した補正係数ａ２を乗算することで補正ＥＧＲガス量Ｑｇｃ２を算出する。このとき、補正ＥＧＲガス量Ｑｇｃ２は必然的に目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも多い量となる。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１６に進み、インテークマニホールド５に導入されるＥＧＲガス量が補正ＥＧＲガス量Ｑｇｃ２となるようにＥＧＲ弁１３の開度を制御する。つまり、ＥＧＲ弁１３の開度を、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量に制御するときよりも大きい開度とする。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１７に進み、目標主燃料噴射時期ｔｍａｉｎｔにＳ１１４にて算出した補正期間ｄを加算することで補正主燃料噴射時期ｔｍａｉｎｃを算出する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１８に進み、主燃料噴射時期を補正主燃料噴射時期ｔｍａｉｎｃに制御する。つまり、主燃料噴射時期を目標主燃料噴射時期ｔｍａｉｎｔよりも遅角
する。尚、この場合、副燃料噴射時期は、噴射インターバルが目標噴射インターバルΔｔｉｎｊｔとなるように制御される。その後、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上説明したルーチンによれば、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態となることで過給圧比ＲＰｉｎが１より小さくなった場合、即ち、目標過給圧Ｐｉｎｔよりも実際の過給圧Ｐｉｎｍが低い場合、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも少ない量に補正される。これにより、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるときにインテークマニホールド５に導入されるＥＧＲガス量が実際の過給圧Ｐｉｎｍに対して過剰に多い量となることを抑制することが出来る。つまり、ＥＧＲガス量が実際の吸入空気量よりも過剰に多い量となることを抑制することが出来る。

従って、本実施例によれば、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態となったときに、ＮＯｘの排出量を抑制しつつ未燃燃料の排出量の増加や失火をも抑制することが出来る。

また、上記ルーチンによれば、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも少ない量に補正される場合、実際の過給圧Ｐｉｎｍが低いほどＥＧＲガス量はより少ない量に制御される。これにより、ＥＧＲガス量を実際の過給圧により適した量とすることが出来る。

また、内燃機関１の回転数が高いほど吸入空気量は多くなる。そのため、上記ルーチンによれば、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも少ない量に補正される場合、内燃機関１の回転数Ｎｅが低いほどＥＧＲガス量がより少ない量に制御される。

さらに、上記ルーチンによれば、目標過給圧Ｐｉｎｔよりも実際の過給圧Ｐｉｎｍが低い場合、副燃料噴射時期を遅角することで噴射インターバルが目標噴射インターバルΔｔｉｎｊｔよりも短い時間に補正される。これにより、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼し易くなる。従って、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼し難くなることで未燃燃料の排出量が増加したり失火が生じたりすることを抑制することが出来る。

また、上記ルーチンによれば、噴射インターバルが目標噴射インターバルΔｔｉｎｊｔよりも短い時間に補正される場合、実際の過給圧Ｐｉｎｍが低いほど噴射インターバルはより短い時間に制御される。つまり、吸入空気量が少ないほど副燃料噴射時期をより遅角する。これにより、副燃料噴射によって噴射された燃料をより燃焼し易くすることが出来る。

また、上記ルーチンによれば、噴射インターバルが目標噴射インターバルΔｔｉｎｊｔよりも短い時間に補正される場合、内燃機関１の回転数Ｎｅが低いほど吸入空気量が少なくなるため噴射インターバルがより短い時間に制御される。

さらに、上記ルーチンによれば、目標過給圧Ｐｉｎｔよりも実際の過給圧Ｐｉｎｍが低い場合、副燃料噴射量が目標副燃料噴射量Ｑｓｕｂｔよりも少ない量に補正される。つまり、噴射インターバルが目標噴射インターバルΔｔｉｎｊｔよりも短い時間に補正される場合に、副燃料噴射量が目標副燃料噴射量Ｑｓｕｂｔよりも少ない量に補正されることになる。

噴射インターバルが短くなると、副燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼のために酸素が消費された状態で主燃料噴射が実行され易くなる。このとき、副燃料噴射量を減量することで副燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼のために消費される酸素量を少なくすることが出来る。即ち、主燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼に使用可能な酸素量をより多くすることが出来る。従って、副燃料噴射量が目標副燃料噴射量Ｑｓｕｂｔよりも
少ない量に補正することによって、噴射インターバルが目標噴射インターバルΔｔｉｎｊｔよりも短くされた場合であっても、ＰＭの増加を抑制することが出来る。

また、上記ルーチンによれば、副燃料噴射量が目標副燃料噴射量Ｑｓｕｂｔよりも少ない量に補正される場合、実際の過給圧Ｐｉｎｍが低いほど副燃料噴射量がより少ない量に制御される。つまり、噴射インターバルが短いほど副燃料噴射量がより少ない量に制御されることになる。そのため、主燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼に必要となる酸素が不足するのをより抑制することが出来る。従って、副燃料噴射量を上記のように制御することで、副燃料噴射量を噴射インターバルにより適した量とすることが出来、その結果、ＰＭの増加をより抑制することが出来る。

また、上記ルーチンによれば、上述したように、噴射インターバルが目標噴射インターバルΔｔｉｎｊｔよりも短い時間に補正される場合、内燃機関１の回転数Ｎｅが低いほど噴射インターバルがより短い時間に制御される。そのため、副燃料噴射量が目標副燃料噴射量Ｑｓｕｂｔよりも少ない量に補正される場合、内燃機関１の回転数Ｎｅが低いほど、即ち、噴射インターバルが短いほど、副燃料噴射量がより少ない量に制御される。

さらに、上記ルーチンによれば、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態となることで過給圧比ＲＰｉｎが１より大きくなった場合、即ち、目標過給圧Ｐｉｎｔよりも実際の過給圧Ｐｉｎｍが高い場合であって、且つ、フィルタ９の温度Ｔｃが所定温度Ｔｃａより低い場合は、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも多い量に補正される。

過給圧が高くなると吸入空気量が増加するためＥＧＲガス量を増加させた場合であっても未燃燃料の排出量の増加や失火を招き難くなる。また、ＥＧＲガス量を多くするほどＮＯｘの排出量をより低減することが出来る。従って、目標過給圧Ｐｉｎｔよりも実際の過給圧Ｐｉｎｍが高い場合はＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも多い量に補正することで、未燃燃料の排出量の増加や失火を抑制しつつＮＯｘの排出量をより低減することが出来る。

また、上記ルーチンによれば、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも多い量に補正される場合、実際の過給圧Ｐｉｎｍが高いほどＥＧＲガス量がより多い量に制御される。これにより、ＥＧＲガス量を実際の過給圧により適した量とすることが出来る。

また、内燃機関１の回転数が高いほど吸入空気量は多くなるため、上記ルーチンによれば、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも多い量に補正される場合、内燃機関１の回転数Ｎｅが高いほどＥＧＲガス量がより多い量に制御される。

さらに、上記ルーチンにおいては、目標過給圧Ｐｉｎｔよりも実際の過給圧Ｐｉｎｍが高い場合であって、且つ、フィルタ９の温度Ｔｃが所定温度Ｔｃａより低い場合は、主燃料噴射時期が目標主燃料噴射時期ｔｍａｉｎｔよりも遅角される。つまり、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも多い量に補正される場合に、主燃料噴射時期が目標主燃料噴射時期ｔｍａｉｎｔよりも遅角されることになる。

主燃料噴射時期を遅角することで排気の温度を上昇させることが出来る。そのため、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも増加させることによってＰＭの増加を招いた場合であっても、主燃料噴射時期を目標主燃料噴射時期ｔｍａｉｎｔよりも遅角することで、該ＰＭの酸化を促進させることが可能となる。従って、外部へのＰＭの排出量を抑制することが出来る。

また、上記ルーチンによれば、主燃料噴射時期を目標主燃料噴射時期よりも遅角する場
合、実際の過給圧Ｐｉｎｍが高いほど主燃料噴射時期がより遅角される。つまり、ＥＧＲガス量が多いほど主燃料噴射時期がより遅角されることになる。これにより、ＥＧＲガス量が多いほど排気の温度を高くすることが出来る。従って、主燃料噴射時期を上記のように制御することで、外部へのＰＭの排出量をより抑制することが出来る。

また、上記ルーチンによれば、上述したように、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも多い量に補正される場合、内燃機関１の回転数Ｎｅが高いほどＥＧＲガス量がより多い量に制御される。そのため、主燃料噴射時期が目標主燃料噴射時期ｔｍａｉｎｔよりも遅角される場合、内燃機関１の回転数Ｎｅが高いほど、即ち、ＥＧＲガス量が多いほど、主燃料噴射時期がより遅角される。

尚、フィルタ９の温度が所定温度Ｔｃａ以上である場合は、該フィルタ９に担持されたＮＯｘ触媒が活性化しているため、排気中のＮＯｘをＮＯｘ触媒において吸蔵することが出来る。そのため、本実施例においては、目標過給圧Ｐｉｎｔよりも実際の過給圧Ｐｉｎｍが高い場合であっても、フィルタ９の温度が所定温度Ｔｃａ以上である場合は、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量Ｑｇｔよりも多くする補正は行われない。これにより、ＰＭの増加が抑制される。

実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図。 実施例に係る過給圧およびＥＧＲガス量、主燃料噴射量、副燃料噴射量、主燃料噴射時期、副燃料噴射時期を制御するための制御ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
４・・・吸気通路
５・・・インテークマニホールド
６・・・排気通路
７・・・エキゾーストマニホールド
８・・・ターボチャージャ
８ａ・・コンプレッサ
８ｂ・・タービン
９・・・パティキュレートフィルタ
１０・・ＥＣＵ
１１・・ＥＧＲ装置
１２・・ＥＧＲ通路
１３・・ＥＧＲ弁
１４・・圧力センサ
１５・・温度センサ
１６・・クランクポジションセンサ
１７・・アクセル開度センサ

Claims (10)

1. 内燃機関の排気の少なくとも一部をＥＧＲガスとして該内燃機関の吸気系に導入するＥＧＲ装置と、
   前記内燃機関の排気のエネルギーを用いて吸気を過給する過給機と、
   前記ＥＧＲ装置によって前記内燃機関の吸気系に導入されるＥＧＲガス量を制御するＥＧＲガス量制御手段と、
   ＥＧＲガス量の目標値である目標ＥＧＲガス量を前記内燃機関の運転状態に基づいて算出する目標ＥＧＲガス量算出手段と、
   過給圧の目標値である目標過給圧を前記内燃機関の運転状態に基づいて算出する目標過給圧算出手段と、
   実際の過給圧を検出する過給圧検出手段と、を備え、
   前記ＥＧＲガス量制御手段は、前記内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるときに前記過給圧検出手段によって検出される実際の過給圧が目標過給圧よりも低い場合、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量よりも少ない量に制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記ＥＧＲガス量制御手段は、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量よりも少ない量に制御する場合、実際の過給圧が低いほどＥＧＲガス量をより少ない量に制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
   該燃料噴射弁によって圧縮行程上死点近傍の時期に行われる主燃料噴射よりも前の時期に副燃料噴射を実行する副燃料噴射実行手段と、
   該副燃料噴射実行手段による副燃料噴射の実行時期を制御する副燃料噴射時期制御手段と、
   副燃料噴射の実行時期の目標値である目標副燃料噴射時期を前記内燃機関の運転状態に基づいて算出する目標副燃料噴射時期算出手段と、をさらに備え、
   前記副燃料噴射時期制御手段は、前記内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるときに前記過給圧検出手段によって検出される実際の過給圧が目標過給圧よりも低い場合、副燃料噴射の実行時期を目標副燃料噴射時期より遅角することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記副燃料噴射実行時期制御手段は、副燃料噴射の実行時期を目標副燃料噴射時期より遅角する場合、実際の過給圧が低いほど副燃料噴射の実行時期をより遅い時期に制御することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化システム。
5. 副燃料噴射量を制御する副燃料噴射量制御手段と、
   副燃料噴射量の目標値である目標副燃料噴射量を前記内燃機関の運転状態に基づいて算出する目標副燃料噴射量算出手段と、をさらに備え、
   前記副燃料噴射量制御手段は、副燃料噴射の実行時期が目標副燃料噴射時期よりも遅角される場合、副燃料噴射量を目標副燃料噴射量よりも少ない量に制御することを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記副燃料噴射量制御手段は、副燃料噴射量を目標副燃料噴射量よりも少ない量に制御する場合、副燃料噴射の実行時期が遅いほど副燃料噴射量をより少ない量に制御することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 前記ＥＧＲガス量制御手段は、前記内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるときに前記過給圧検出手段によって検出される実際の過給圧が目標過給圧よりも高い場合、ＥＧＲ
   ガス量を目標ＥＧＲガス量よりも多い量に制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
8. 前記ＥＧＲガス量制御手段は、ＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量よりも多い量に制御する場合、実際の過給圧が高いほどＥＧＲガス量をより多い量に制御することを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化システム。
9. 前記内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
   該燃料噴射弁による燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段と、
   燃料噴射時期の目標値である目標燃料噴射時期を前記内燃機関の運転状態に基づいて算出する目標燃料噴射時期算出手段と、をさらに備え、
   前記燃料噴射時期制御手段は、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量よりも多い量に制御される場合、燃料噴射時期を目標燃料噴射時期より遅角することを特徴とする請求項７または８記載の内燃機関の排気浄化システム。
10. 前記燃料噴射時期制御手段は、燃料噴射時期を目標燃料噴射時期よりも遅角する場合、ＥＧＲガス量が多いほど燃料噴射時期をより遅い時期に制御することを特徴とする請求項９記載の内燃機関の排気浄化システム。
    

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