JP3758319B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの制御装置に係り、特に、排気系にＮＯｘ浄化触媒を備えたエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車等のエンジンにおいて、排気系に触媒を設けて、燃焼後の排気ガスを浄化することが行われている。このような排気ガスの浄化用触媒として、三元触媒がよく用いられている。三元触媒は、排気ガス中に含まれる有害成分のうち特に環境に悪影響を与える３成分、すなわち、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）に対して優れた浄化特性を発揮する。
【０００３】
しかし、ディーゼルエンジンにおいては、燃料に対する空気の割合が大きい酸素過剰状態で燃焼が行われるため、燃焼時の空燃比を反映して、燃焼後の排気ガスの組成もＯ₂濃度が約１０〜２０％ぐらいの酸素過剰状態となる。ところが、従来の三元触媒では、酸素過剰雰囲気（リーン雰囲気）下ではＮＯｘに対する浄化性能が極端に低下するため、ＮＯｘを効果的に除去できないという問題があった。そのため、ディーゼルエンジンに対しては、例えば金属担持ゼオライトのように、リーン雰囲気においても優れたＮＯｘ浄化特性を示す触媒（以下、ＮＯｘ浄化触媒という）が用いられるようになった。
【０００４】
ところで、近年、この種のＮＯｘ浄化触媒に関して、ＨＣ成分（燃料成分）を添加することによりＮＯｘ浄化率が向上することが知られるようになった。そして、この特性を利用し、排気ガスに燃料を添加供給することによってＮＯｘ浄化触媒の特性を向上させることが試みられている。
【０００５】
その場合、燃料添加の手段としては、燃料添加用のインジェクタを排気系に設置することが考えられる。しかし、このようにすると、各気筒ごとに設けられる燃料供給用のインジェクタとは別に専用のインジェクタが必要になり、部品点数が増加してコストアップの要因となる。
【０００６】
これに対し、燃料供給用のインジェクタを利用して燃焼後の排気ガスに燃料成分を添加しようという考えがある。例えば、実開平３−６８５１６号公報には、排気系にゼオライト系触媒を設置したディーゼルエンジンが開示されている。このディーゼルエンジンでは、燃料噴射ポンプと各燃料噴射ノズルとを結ぶ燃料供給通路の途中に、燃料噴射期間にある気筒への燃料供給通路と排気行程にある気筒への燃料供給通路とを連通させる連通路をそれぞれ設けて、これらの連通路に所定の圧力で開くリリーフ弁を設置している。このような構成により、燃料噴射期間にある気筒への燃料供給通路からリリーフされた燃料が、排気行程にある気筒に噴射されることになり、排気系に燃料成分を供給する専用のインジェクタを別途設ける必要がなくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、車両の減速時にアクセルが全閉状態かつエンジンの回転数が所定値以下に減少した場合には、エンジンへの燃料供給を停止する燃料カット（Ｆ／Ｃ）制御が行われる。ディーゼルエンジンにおいては、燃料の噴射を高圧で行うので、このような燃料カットが行われた後は、一時的にインジェクタ内部やインジェクタに燃料を供給する燃料供給通路内部に高圧の燃料が残留することになる。つまり、高圧の燃料がいわば密封されることになる。
【０００８】
ところが、従来のディーゼルエンジンでは、燃料カット状態からアイドリング状態に移る際には、ディーゼルノック防止のため、燃料供給量を微細に調整する必要があるが、この高圧の燃料が必要以上の高圧で噴射されることになり、一度に大量の燃料が燃焼室に突発的に噴射される場合があった。その結果、ディーゼルノックによる騒音の発生や運転の不安定化などの問題を生ずることがあった。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気行程噴射を有効活用することにより、密封された高圧燃料の突発的な噴射を抑制することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料カット運転中に排気行程噴射を行ってインジェクタ等に密封された高圧燃料の少なくとも一部を放出し、インジェクタ内の燃料を減圧することとした。
【００１１】
具体的には、請求項１に記載の発明は、燃焼室に臨んだ噴射部を有し該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、上記燃焼室から導出された排気ガス中の窒素酸化物を浄化するＮＯｘ浄化触媒とを備えたエンジンに設けられ、エンジンの排気行程時に、上記燃料噴射手段から燃料を噴射させて上記ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を供給する排気行程噴射制御手段と、エンジン状態が予め定めた燃料カット領域にあるときに、上記燃料噴射手段による燃料の噴射を禁止する燃料カット制御手段とを備えたエンジンの制御装置において、エンジン状態が上記燃料カット領域にあり、且つアイドル運転領域に移行する直前の所定運転領域内にあるときに、上記燃料噴射手段に封入された燃料の少なくとも一部を上記排気行程噴射制御手段により噴射させる除圧噴射制御手段を備えていることとしたものである。
【００１２】
上記発明特定事項により、例えば車両が減速してエンジン状態が燃料カット領域に入ったときには、無駄な燃料消費を抑制するために、燃料カット制御手段によって燃料噴射手段への燃料供給が禁止される。その結果、燃料噴射手段には、高圧の燃料が密封される。その後、例えば車両が停止し、燃料カット運転からアイドル運転に移行するときには、エンジン状態が燃料カット領域内から燃料カット領域外に移行することになるが、この移行直前でエンジン状態が当該領域内にあるときに、除圧噴射制御手段によって燃料噴射手段に密封されていた燃料が放出され、この未燃燃料はＮＯｘ浄化触媒に添加供給される。その結果、燃料カット領域外の運転開始時、つまり上記例におけるアイドル運転開始時には、燃料噴射手段から高圧の燃料が一時に噴出することが防止される。従って、騒音が抑制されるとともに、エンジンの動作が安定する。また、ＮＯｘ浄化触媒に添加供給された未燃燃料は、当該ＮＯｘ浄化触媒の浄化性能を向上させることとなる。
【００１３】
しかも、エンジン状態がアイドル運転領域に移行する直前には、排気系に導出される排気ガスの温度が低くなるので、噴射された燃料はＮＯｘ浄化触媒に効率よく吸着される。その結果、燃費の低下が抑制される。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のものと同じ前提構成のエンジン制御装置において、エンジン状態が上記燃料カット領域にある間に、燃料噴射手段に封入された燃料の少なくとも一部を排気行程噴射制御手段により噴射させる除圧噴射制御手段を備え、エンジンには、排気ガスの一部を給気系に戻す排気ガス還流通路と、該排気ガス還流通路に設けられた排気ガス還流バルブと、エンジンの運転状態に応じて該排気ガス還流バルブの開度を調節する排気ガス還流制御手段とが設けられているものとする。そして、上記除圧噴射制御手段は、ＮＯｘ浄化触媒の温度が予め設定した所定の活性化温度以下のときには該ＮＯｘ浄化触媒の温度の低下を抑制するように上記排気ガス還流制御手段の作動を許容する一方、該ＮＯｘ浄化触媒の温度が該活性化温度よりも大きいときには上記排気ガス還流バルブを閉鎖し該排気ガス還流制御手段の作動を禁止する排気ガス還流管理手段を備えており、この排気ガス還流管理手段が排気ガス還流制御手段の作動を許容した場合には、第１の所定条件に基づいて排気行程噴射制御手段による燃料噴射を実行させる一方、当該排気ガス還流管理手段が該排気ガス還流制御手段の作動を禁止した場合には、第１の所定条件と異なる第２の所定条件に基づいて排気行程噴射制御手段による燃料噴射を実行させることとしたものである。
【００１５】
上記発明特定事項により、例えばコールドスタート時のようにＮＯｘ浄化触媒の温度が低いときには、排気ガス還流制御手段が作動することにより、排気ガス還流通路を循環して高温になった空気がＮＯｘ浄化触媒を通過する。そのため、ＮＯｘ浄化触媒の温度は直ちに上昇し、浄化作用を行うのに十分な所定の温度（活性化温度）に達する。一方、ＮＯｘ浄化触媒の温度が上記活性化温度よりも大きいときには、ＮＯｘ浄化触媒を加熱する必要がないものとして、排気ガス還流制御手段の作動が禁止される。その結果、排気ガス還流制御手段が適宜作動することにより、ＮＯｘ浄化触媒の温度の適正化が図られる。
【００１６】
また、そうして排気ガス還流制御を行う場合と行わない場合とで排気行程噴射を実行させる条件が異なるため、燃料カット領域内から領域外へ移行する間に行われる排気行程噴射の期間を柔軟に設定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、説明の便宜のため実施形態と類似の構成を有する参考例についても説明する。
【００１８】
＜参考例１＞
−エンジン制御系統５０の構成−
まず、実施形態及び参考例に係るエンジン１の全体構成を説明する。エンジン１はディーゼルエンジンである。図１に示すように、エンジン１のエンジン本体２には、４個の気筒５が列状に配置されている。これらの気筒５は、サージタンク３から分岐した４本の独立吸気管４にそれぞれ接続され、これら吸気管４を介して大気から各気筒５に供給される吸気が導入されるように構成されている。
【００１９】
エンジン本体２に対しては、いわゆるコモンレール６が設けられている。このコモンレール６は、高圧の燃料を蓄え、コントロールユニット（ＥＣＵ）４０からの制御信号に基づいて、各気筒５の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射装置の一種である。
【００２０】
各気筒５には、制御信号に応じて通電されるソレノイドにより作動するニードル弁を備え、このニードル弁が移動することにより燃料噴射を行うインジェクタ７がそれぞれ配設されている。これらインジェクタ７は、コモンレール６に接続されている。
【００２１】
コモンレール６は、燃料通路８を介して燃料圧送ポンプ９に接続され、この燃料圧送ポンプ９は図示しない燃料タンクに接続されている。従って、燃料圧送ポンプ９から圧送された燃料は、コモンレール６を経て、各インジェクタ７に供給される。燃料通路８には調圧バルブ１０が設けられている。
【００２２】
この調圧バルブ１０は、コモンレール６に送る燃料の圧力を調節することによりインジェクタ７の噴射圧力を調節する圧力調節手段であると同時に、燃料通路８を開閉する開閉手段である。従って、制御信号に応じた調圧バルブ１０の作動により、噴射圧力が調節される。なお、コモンレール６には圧力センサ１１が設けられ、この圧力センサ１１によって噴射圧力が検出される。また、燃料カット制御においては、調圧バルブ１０が全閉に設定されることにより、コモンレール６ひいてはインジェクタ７への燃料供給が遮断される。コモンレール６及びインジェクタ７は、本発明でいうところの燃料噴射手段を構成している。
【００２３】
エンジン１の排気系には、各気筒５から排出された排気ガスを集合させる排気マニホールド１２と、排気マニホールド１２に接続された排気管１３とが設けられている。この排気管１３の途中には、ＮＯｘを少量のＨＣで分解浄化するもので、Ｐｔ（白金）やＲｈ（ロジウム）等の金属をゼオライトに担持した金属担持ゼオライドで構成されたＮＯｘ浄化触媒を備えた触媒コンバータ１４が設置されている。なお、ゼオライトは、１５０℃以下の低温でＨＣを吸着しやすい性質をもっている。
【００２４】
次に、エンジン１の具体的な構成を説明する。図２及び図３に示すように、シリンダブロック２１によって形成されたシリンダには、ピストン２３が上下摺動自在に内挿されている。そして、シリンダブロック２１の上部に取り付けられたシリンダヘッド２４の下面と、シリンダブロック２１の内周面（シリンダの壁面）と、ピストン２３の上面とで、燃焼室２５が区画形成されている。
【００２５】
シリンダヘッド２４には、一方の側面からそれぞれ燃焼室２５に通じる２個の給気ポート２６と、他方の側面からそれぞれ燃焼室２５に通じる２個の排気ポート２７とが設けられている。図３に示すように、これら各ポート２６，２７の燃焼室２５への開口部２６ａ，２７ａは、シリンダヘッド下面に方形状に配置されている。また、これら各ポート２６，２７には、開閉弁２８，２９が設けられている。すなわち、各給気ポート２６の開口部２６ａを開閉する吸気弁２８と、各排気ポート２７の開口部２７ａを開閉する排気弁２９とが備えられている。これらの吸気弁２８及び排気弁２９の弁軸部２８ａ，２９ａは、シリンダヘッド２４を貫通して上方に突出している。それぞれの弁軸部２８ａ，２９ａに連設された傘部２８ｂ，２９ｂは、各ポート２６，２７の開口部２６ａ，２７ａにそれぞれ嵌合されたバルブシート３０に密着、離反するようになっている。
【００２６】
また、シリンダヘッド２４には、燃焼室２５の中央位置に開口する段付状のインジェクタ挿入孔３１が上下方向に設けられている。このインジェクタ挿入孔３１にはインジェクタ７が取り付けられている。つまり、インジェクタ７は、その先端の燃料噴射部７ａを燃焼室２５内に露出させた状態でインジェクタ挿入孔３１に挿入されている。言い換えると、燃料噴射部７ａはピストン２３の上面に対向する位置に設けられている。そして、２本の取付けボルト３２がインジェクタ７の中間部分のフランジ部７ｂの上面で支持された固定版３３を貫通してシリンダヘッド２４に螺合されることにより、インジェクタ７とシリンダヘッド２４とが一体化されている。
【００２７】
図４に示すように、インジェクタ本体１０１の下部には、燃料噴射部７ａを下方に膨出させたノズル１０２が一体的に設けられている。この燃料噴射部７ａには、図５に拡大して示すように、一端がサック１０５に開口する４個の噴孔１０６が平面視で十字形に配置されている。ノズル１０２に摺動自在に内挿されたニードル弁１０３の周囲には、燃料を一時貯留する油室１０４が設けられている。
【００２８】
インジェクタ本体１０１の中間部分に設けられたフランジ部７ｂには、燃料供給配管１５を介して供給される燃料を導入する燃料入口１０７が設けられ、この燃料入口１０７から導入された燃料が燃料供給通路１０８を介して油室１０４に供給されるようになっている。そして、インジェクタ本体１０１の中間部分には、ニードル弁１０３に有機的に結合されたプランジャ（図示せず）が摺動自在に内挿されており、後述するＥＣＵ４０からの制御信号に基づいてプランジャが上下方向に移動することにより、ニードル弁１０３の開閉が制御されるようになっている。
【００２９】
図１に示すように、エンジン１には、コントロールユニット（ＥＣＵ）４０が備えられている。このＥＣＵ４０は、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ４１からの信号と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷センサ４２からの信号と、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ４９からの信号と、エンジン水温を検出する水温センサ４３からの信号と、吸気温を検出する吸気温センサ４９ｂからの信号と、排気マニホールド１２に設置されて燃焼室２５から排出された直後の排気ガスの温度を検出する第１排気温センサ４４からの信号と、触媒コンバータ１４の直上流の排気ガスの温度を検出する第２排気温センサ４５からの信号と、触媒コンバータ１４の直下流の排気ガスの温度を検出する第３排気温センサ４６からの信号と、触媒コンバータ１４の触媒温度を検出する触媒温度センサ４７からの信号とを入力し、これらの信号に基づいて燃料圧送ポンプ９、調圧バルブ１０、インジェクタ７の作動をそれぞれ制御することにより、各気筒５の圧縮上死点の付近で主噴射として行われる通常噴射と、各気筒の排気行程で燃料を噴射する排気行程噴射とを行うようになっている。また、エンジン回転数等を演算し、後述する燃料カット制御を行うようになっている。
【００３０】
図６に示すように、ＥＣＵ４０のエンジン制御系統５０は、通常噴射制御を実行する通常噴射制御手段５１、排気行程噴射制御を実行する排気行程噴射制御手段５２、燃料カット運転を実行する燃料カット制御手段５３、及び燃料カット運転中に排気行程噴射を実行させる除圧噴射制御手段５４を備えている。
【００３１】
−エンジン制御系統５０の動作−
エンジン制御系統５０は、以下に説明する通常噴射制御、排気行程噴射制御及び燃料カット制御を適宜組み合わせた噴射制御を実行する。噴射制御全体の説明に先立ち、まず各制御について説明する。
【００３２】
（通常噴射制御）
通常噴射は、ピストン２３が圧縮上死点付近にあるときにインジェクタ７から燃焼室２５へ燃料を噴射し、この燃料を燃焼させてトルクを発生させるために行う噴射である。
【００３３】
通常噴射制御では、ＥＣＵ４０の通常噴射制御手段５１は、クランク角センサ４１からの信号に基づいてエンジン回転数を計算するとともに、エンジン負荷センサ４２からエンジン負荷を検出し、このエンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて基本燃料噴射量を設定する。そして、この基本燃料噴射量をアクセル開度やエンジン水温などで補正したうえで、最終的な噴射量、噴射圧力、噴射時期等を決定する。そして、所定の噴射時期、つまりクランク角が圧縮上死点の付近に設定された所定範囲のクランク角を示すときに、設定した噴射量に対応する時間だけインジェクタ７に駆動信号を出力する。その結果、インジェクタ７の燃料噴射部７ａから、所定量の燃料が噴射される。
【００３４】
なお、クランク角、アクセル開度、エンジン水温は、それぞれクランク角センサ４１、アクセル開度センサ４９、水温センサ４３によって検出される。
【００３５】
（排気行程噴射制御）
排気行程噴射は、触媒コンバータ１４のＮＯｘ浄化触媒に燃料成分を添加供給することを目的として、排気行程時に行う燃料噴射である。
【００３６】
排気行程噴射制御も、基本的には通常噴射制御と同様である。つまり、ＥＣＵ４０の排気行程噴射制御手段５２は、クランク角センサ４１等からの信号を受け取り、噴射圧力、噴射時期及び噴射量を設定する。そして、これらセンサからの信号に応じて、各気筒のインジェクタ７に対し所定時期に所定量の燃料を噴射するように駆動信号を出力する。
【００３７】
（燃料カット制御）
燃料カット制御は、車両の減速時に、無駄に消費される燃料を節約すること等を目的として行われる制御である。
【００３８】
燃料カット制御では、燃料カット制御手段５３が、車両の減速時にエンジン１の状態が下記の燃料カット領域にあるか否かを判定し、当該領域にあるときに調圧バルブ１０を閉鎖する。これにより、燃料圧送ポンプ９からコモンレール６への燃料供給が遮断され、ひいてはインジェクタ７への燃料供給が停止される。
【００３９】
図７に示すように、本参考例１では、減速時燃料カット領域は、アクセルが全閉状態（アクセルペダルが踏み込まれていない状態）かつエンジンの回転数が所定値Ｎ２〜Ｎ３の範囲に設定されている。
【００４０】
例えば、車両の減速時には、アクセル開度が減少するとともにエンジン回転数が減少し、エンジンの状態は状態点Ａから状態点Ｂに向かって移動する。そして、状態点Ｂにおいて燃料カット領域に入り、インジェクタ７への燃料供給が停止される。その後、アクセルを全閉状態に維持することによってエンジン回転数は更に減少し、やがて所定の下限値Ｎ２よりも小さくなってアイドリング領域に入る。アイドリング領域では、エンジン回転数を所定のアイドル回転数Ｎ１に一致させるべく燃料の噴射が行われ、燃料室２５内で燃焼が行われてアイドリング状態が維持される。
【００４１】
（燃料噴射制御）
図８のフローチャートを参照しながら、本エンジン制御系統５０の燃料噴射制御を説明する。
【００４２】
始めに、ステップＳＴ１において、クランク角センサ４１からの信号に基づいてエンジン回転数を検出する。次に、ステップＳＴ２において、アクセルスロットルセンサ４９からの信号に基づいて、アクセル開度を検出する。そして、ステップＳＴ３において、触媒温度センサ４７からの信号に基づいて、触媒温度を検出する。
【００４３】
次に、ステップＳＴ４において、燃料カット制御手段５３によって、エンジン１の状態が燃料カット領域にあるか否かが判定される。エンジン状態が燃料カット領域にあるときはステップＳＴ５に進む。一方、エンジン状態が燃料カット領域にないときは、ステップＳＴ８に進み、通常噴射制御手段５１によって前述の通常噴射制御が実行される。その後、ステップＳＴ８ａに進み、通常の排気行程噴射制御が実行される。通常の排気行程噴射制御では、吸気上死点前９０゜ぐらいのタイミング毎に通常噴射の燃料量の１／１０〜１／２０程度の燃料量が噴射弁から噴射されて触媒に供給される。なお、各排気行程毎に実行せずに所定排気行程毎に実行するようにしてもよい。
【００４４】
ステップＳＴ５においては、燃料カット制御手段５３から燃料カット運転中である旨の情報を受けた除圧噴射制御手段５４によって、後述する排気行程噴射の可否判定が行われる。この可否判定では、エンジン１の状態が触媒コンバータ１４の触媒に未燃燃料を供給するのに適した状態か否かを判定し、適していると判定した場合には、判定フラグを“１”に設定する。
【００４５】
そして、排気行程噴射の可否判定を終了した後は、ステップＳＴ６に進み、判定フラグが“１”か否かを判定する。このとき、判定フラグが“０”から“１”に変化したときはステップＳＴ７に進み、除圧噴射制御手段５４が排気行程噴射制御手段５２を作動させることにより、排気行程噴射が行われ、インジェクタ７及びコモンレール６内に密封された高圧の燃料分が噴出される。一方、判定フラグが“１”でないとき、つまり判定フラグが“０”の場合には、排気行程噴射制御は行われない。
【００４６】
以上が、噴射制御の全体の流れである。次に、ステップＳＴ５で行われる排気行程噴射の可否判定について説明する。
【００４７】
エンジン状態が燃料カット領域にあるときは、排気ガスが発生しないので、触媒コンバータ１４は浄化を行わない。しかし、触媒に未燃燃料を添加供給するとその浄化性能が向上するので、排気ガスが発生しないときにおいても、触媒に未燃燃料を添加しておくことが好ましい。つまり、事前に触媒に未燃燃料を吸着させることにより、次回の作動のときに、効率のよい浄化を行わせることが可能となる。
【００４８】
しかし、エンジン１の運転状態によっては、燃料カット中に触媒に未燃燃料を供給すると却って不都合を生ずることもある。例えば、触媒の温度が高すぎる場合には、触媒に吸着される燃料よりも触媒から放出される燃料の方が多い。従って、未燃燃料は放出されやすいので、添加した燃料が浄化のために利用されることなくそのまま排気系外に放出される場合がある。このような場合、燃料が無駄に消費されることになるので、燃費が低下するとともに、排気ガス浄化率も向上できない。
【００４９】
このような理由により、本エンジン制御系統５０では、燃料カット時に排気行程噴射を行うべきか否かの可否判定を行い、排気行程噴射の適正化を図っている。
【００５０】
本参考例１では、可否判定は触媒温度を基準に行う。図９に示すように、排気行程噴射の可否判定にあっては、まず、ステップＳＴ１１において、除圧噴射制御手段５４によって、触媒温度センサ４７で検出した触媒温度が触媒がＨＣを吸着しやすい所定温度以下か否かが判定される。触媒温度が所定温度以下のときには、触媒が未燃燃料を効率よく吸着する状態であると判断してステップＳＴ１２に進み、判定フラグが“１”に設定される。一方、触媒温度が所定温度よりも大きいときには、未燃燃料の多くがそのまま系外に排出されやすい状態であると判断し、ステップＳＴ１３に進んで判定フラグが“０”に設定される。このようにして、排気行程噴射の可否判定が行われる。
【００５１】
−エンジン制御系統５０の効果−
以上のように、本エンジン制御系統５０によれば、減速時に燃料カット領域に入った場合には、原則として排気行程噴射制御が実行される。そのため、インジェクタ７及びコモンレール６に溜まった燃料分は燃焼室に適宜放出され、インジェクタ７及びコモンレール６内に燃料が高圧密封されることが回避される。その結果、燃料カットからアイドリング状態や通常走行状態に復帰したときであっても、高圧の燃料が一度に突発的に噴出される事態が避けられる。従って、ディーゼルノックによる騒音の発生や運転の不安定化を防止することができる。
【００５２】
また、燃料カット領域にあるときに、触媒が燃料成分（ＨＣ成分）を十分に吸着することができるよう、排気行程噴射の可否判定を行っている。そのため、未燃燃料の添加供給を、触媒がＨＣ成分を吸着しやすい好適な時期に行うことができる。従って、燃料が無駄に消費されることがなく、燃費が向上する。
【００５３】
しかも、触媒コンバータ１４の触媒温度に基づいて可否判定を行っているので、燃料カット時の燃料添加に好適な時期を精度よく推定することができる。
【００５４】
＜参考例２＞
参考例２に係るエンジン制御系統は、参考例１のエンジン制御系統５０において、排気行程噴射の可否判定をエンジン回転数に基づいて行うようにしたものである。
【００５５】
エンジン制御系統の構成は参考例１と同様であるが、この参考例２では触媒温度センサ４７は設けられていない。
【００５６】
燃料噴射制御の全体の流れは参考例１と同様なので、その説明は省略することとし、ここでは、排気行程噴射の可否判定のみについて説明する。
【００５７】
図１０に示すように、参考例２の可否判定にあっては、まずステップＳＴ２１において、除圧噴射制御手段５４によって、エンジン回転数が触媒温度がＨＣを吸着しやすくなっている温度にまで低下していると考えられる所定値以下か否かが判定される。そして、エンジン回転数が所定値以下の場合には、ステップＳＴ２２に進んで判定フラグが“１”に設定される。一方、エンジン回転数が所定値よりも大きい場合には、ステップＳＴ２３に進んで判定フラグが“０”に設定される。
【００５８】
従って、参考例２においても、参考例１と同様の効果を得ることができる。つまり、燃料カット中にインジェクタ７及びコモンレール６に溜まった高圧の燃料が燃料カット運転復帰直後に一時に大量に噴射されることが防止され、騒音の発生や運転の不安定化を防止することができる。また、エンジン回転数に基づいて、触媒がＨＣ成分を十分に吸着する時期に燃料の供給を行うので、触媒によるＮＯｘ浄化を効率的に行うことができる。更に、参考例２では、比較的高価である触媒温度センサ４７が不要となり、装置の低コスト化を実現することができる。
【００５９】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１に係るエンジン制御系統は、参考例１のエンジン制御系統５０において、排気行程噴射の可否判定を、燃料カット運転からアイドル運転への復帰直前の状態か否かに基づいて行うようにしたものである。
【００６０】
エンジン制御系統の構成及び燃料噴射制御の全体については参考例２と同様なので、その説明は省略する。ここでは、排気行程噴射の可否判定のみについて説明する。
【００６１】
図１１に示すように、実施形態１の可否判定にあっては、まずステップＳＴ３１において、除圧噴射制御手段５４によってエンジン１が燃料カット運転からアイドル運転状態に復帰する直前の状態、つまり、アイドル運転直前状態か否かが判定される。例えば、エンジン回転数がアイドル判定回転数Ｎ２近傍で、かつエンジン回転数が減少傾向にある場合に、アイドル運転直前状態と判定され、触媒温度がＨＣを吸着しやすくなっている温度にまで十分低下しており、かつ、溜まった高圧燃料を逃がす必要があると判断される。
【００６２】
そして、アイドル運転直前状態の場合には、ステップＳＴ３２に進んで判定フラグが“１”に設定される。一方、アイドル運転直前状態でない場合には、ステップＳＴ３３に進んで判定フラグが“０”に設定される。
【００６３】
以上により、実施形態１においても、触媒がＨＣ成分を十分に吸着する時期に燃料の供給を行うことになるので、触媒によるＮＯｘ浄化を効率的に行うことができる。また、高価な触媒温度センサが不要となる。つまり、実施形態１においても、参考例２と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
＜実施形態２＞
実施形態２に係るエンジン制御系統は、参考例１のエンジン制御系統５０において、排気行程噴射の可否判定を、触媒温度、エンジン回転数及びアイドル運転直前状態に基づいて行うようにしたものである。
【００６５】
エンジン制御系統の構成と燃料噴射制御の全体の流れについては、参考例１と同様なので、その説明は省略する。ここでは、排気行程噴射の可否判定のみについて説明する。
【００６６】
図１２に示すように、実施形態２の可否判定にあっては、まず、ステップＳＴ４１において、触媒温度が所定温度以下か否かが判定される。触媒温度が所定温度以下のときは、ステップＳＴ４４に進んで判定フラグが“１”に設定される。一方、触媒温度が所定温度よりも大きいときは、ステップＳＴ４３に進む。
【００６７】
ステップＳＴ４３においては、運転状態が燃料カット運転からアイドル運転へ復帰する直前か否かが判定される。その結果、アイドル運転の直前の状態ではないと判定されると、ステップＳＴ４５に進んで判定フラグが“０”に設定される。このことにより、触媒温度がＨＣを放出しやすい状態でも、アイドル運転に復帰しやすくなったら排気行程噴射を行って、アイドルノックを防止することができる。一方、ステップＳＴ４３においてアイドル運転の直前の状態と判定されると、ステップＳＴ４４に進み、判定フラグが“１”に設定される。
【００６８】
このように、実施形態２においては、触媒温度、エンジン回転数及びアイドル運転直前状態の３つのパラメータに基づいて排気行程噴射の可否判定を行うので、排気行程噴射の時期を一層精度よく判定することができる。その結果、触媒コンバータ１４の浄化性能を更に向上することができるとともに、燃費を一層低減することができる。
【００６９】
＜実施形態３＞
実施形態３に係るエンジン制御系統は、排気ガス還流装置、すなわちＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備えたエンジンに対して本発明を適用したものである。
【００７０】
図１３に示すように、実施形態３に係るエンジン１ａは、参考例１に係るエンジン１に対して、排気マニホールド１２内の排気ガスの一部をサージタンク３に戻すための排気ガス還流通路たるＥＧＲ通路６０と、このＥＧＲ通路６０を流れる排気ガスの量を調節するための排気ガス還流バルブたるＥＧＲバルブ６１とを付加したものである。ＥＧＲバルブ６１はＥＣＵ４０に接続され、ＥＣＵ４０によって、その開度が調節されるようになっている。
【００７１】
本エンジン制御系統が行う噴射制御の全体の流れは、参考例１と同様である。ここでは、排気行程噴射の可否判定のみについて説明する。
【００７２】
本エンジン制御系統では、ＥＧＲ制御を利用することにより、ＮＯｘ浄化触媒の温度の適正化を図っている。つまり、燃料カット運転時に、ＮＯｘ浄化触媒が効率よく未燃燃料を吸着する温度になるように、ＥＧＲ制御を利用している。
【００７３】
具体的には、図１４に示すように、まず、ステップＳＴ５１において、ＥＧＲ管理手段によって、触媒温度が所定の活性化温度以下か否かが判定される。ここで、活性化温度とは、触媒が効率よく浄化を行うのに必要な温度であり、触媒の種類に応じて予め設定する温度である。
【００７４】
触媒温度が上記活性化温度以下のときは、ステップＳＴ５２に進み、ＥＧＲバルブ６１の開度を調節することによりＥＧＲ制御が行われる。その結果、各気筒５を流出した空気の一部は再循環するので、触媒コンバータ１４を流れる空気の温度の急激な低下が防止される。一方、触媒温度が上記活性化温度よりも大きいときは、触媒を保温する必要がないと判断してステップＳＴ５８に進み、ＥＧＲ制御を停止する。つまり、ＥＧＲバルブ６１を全閉状態にし、サージタンク３への排気ガスの導入を禁止する。その結果、触媒コンバータ１４の温度上昇が抑制される。
【００７５】
従って、コールドスタート時のように触媒温度が低いときには、ＥＧＲ制御が実行されて触媒温度が上昇する。一方、高速走行時のように触媒温度が高いときには、ＥＧＲ制御が停止されて触媒温度が低下する。このようにして触媒温度の適正化が図られる。
【００７６】
ステップＳＴ５２においてＥＧＲ制御を開始した後は、ステップＳＴ５３において、Ｆ／Ｃ（燃料カット）になってから第１所定時間が経過したか否かが判定される。そして、ＹＥＳの場合にはステップＳＴ５５に進む一方、ＮＯの場合にはステップＳＴ５４に進む。その結果、Ｆ／Ｃ後、触媒がＨＣを吸着しやすくなったと考えられる第１所定時間が経過したら排気行程噴射を行うが、第１所定時間が経過する前にアイドル回転に近づいてきたら、ディーゼルエンジンのアイドルノックを防止するため、早期に高圧燃料を噴射することとなる。
【００７７】
ステップＳＴ５４においては、エンジン状態が所定の第１アイドル運転直前状態か否かが判定される。エンジン状態が第１アイドル運転直前状態の場合には、ステップＳＴ５５進む。一方、第１アイドル運転直前状態でない場合には、ステップＳＴ５７に進んで判定フラグが“０”に設定される。
【００７８】
ステップＳＴ５５においては、排気行程噴射で噴射した未燃燃料がＥＧＲバルブ６１に付着してＥＧＲバルブ６１の目詰まりが起こらないように、ＥＧＲ制御が停止される。つまり、ＥＧＲバルブ６１が全閉に設定される。そして、ステップＳＴ５６に進み、判定フラグが“１”に設定される。
【００７９】
これに対し、ステップＳＴ５８においてＥＧＲ制御が停止された後は、ステップＳＴ５９に進み、Ｆ／Ｃになってから第２所定時間が経過したか否かが判定される。なお、ＥＧＲ制御がＯＦＦの方が温度が高いため、第２所定時間は第１所定時間よりも大きめに設定される。第２所定時間が経過した場合にはステップＳＴ５６に進む一方、第２所定時間が経過していない場合にはステップＳＴ６０に進む。
【００８０】
ステップＳＴ６０においては、エンジン状態が所定の第２アイドル運転直前状態か否かが判定される。エンジン状態が第２アイドル運転直前状態の場合には、ステップＳＴ５６に進んで判定フラグが“１”に設定される。一方、第２アイドル運転直前状態でない場合には、ステップＳＴ６１に進み、判定フラグが“０”に設定される。
【００８１】
以上のように、本エンジン制御系統によれば、ＥＧＲ装置を備えたエンジン１ａに対して、参考例１と同様の効果を得ることができる。つまり、燃料カット運転中にインジェクタ７及びコモンレール６に密封された高圧の燃料が燃料カット運転復帰直後に一時に噴出されることが防止され、騒音の発生や運転の不安定化を防止することができる。
【００８２】
また、ＥＧＲ制御を利用して触媒温度が適正化されるので、より効率のよい浄化を行うことができる。
【００８３】
さらに、ＥＧＲ制御を行う場合と行わない場合とで排気行程噴射を実行させる条件が異なるため、燃料カット運転からアイドル運転に移行するまでの間に行われる排気行程噴射の期間を柔軟に設定することができる。
【００８４】
＜その他＞
なお、触媒温度は、触媒温度センサ４７で計測した値に限られず、他のセンサで計測した出力値に基づく演算により推定したものであってもよい。例えば水温センサ４３で検出したエンジン水温や、吸気温センサ４９ｂで検出した吸気温度に基づいて触媒温度を推定してもよい。この場合、比較的高価な触媒温度センサ４７が不要となり、エンジンの制御系統の低コスト化を図ることができる。
【００８５】
ＮＯｘ触媒は、ＨＣを吸着し、吸着したＨＣを触媒に供給するＨＣ吸着材を触媒の上流に配置させるものであってもよい。
【００８６】
また、判定フラグが“０”から“１”に変化したときだけ各気筒につき溜まった高圧燃料を逃がすべく、１回づつ排気行程噴射したが、触媒温度に応じてＨＣが吸着しやすい状態であれば、推定される吸着量に応じて燃料を複数回に分けて排気行程噴射してもよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、燃料噴射手段内に封入された燃料は、燃料カット運転中に除圧噴射制御手段によって放出される。そのため、燃料カット運転の終了後、燃料噴射手段から高圧の燃料が一度に大量噴出することを回避することができる。その結果、騒音を抑制することができるとともに、エンジンの動作を安定化させることができる。また、除圧噴射制御手段によって噴射された燃料は、ＮＯｘ浄化触媒に吸着され、当該触媒の浄化性能を向上させる。従って、ＮＯｘの発生量をより低減することができる。
【００８８】
また、排気系に導出される排気ガスの温度が低くなるので、燃料カット運転中に噴射された燃料はＮＯｘ浄化触媒に効率よく吸着される。その結果、燃費の低下を抑制することができる。
【００８９】
請求項２に記載の発明によれば、ＥＧＲ制御手段を適宜作動させることができるので、効率のよい浄化を行うようにＮＯｘ浄化触媒の温度を適正化することができる。
【００９０】
また、燃料カット領域内から領域外へ移行する間に行われる排気行程噴射の期間を、ＥＧＲ制御に応じて柔軟に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 エンジンの制御系統の全体構成図である。
【図２】 エンジンの一部の拡大断面図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】 インジェクタの一部切欠き縦断面図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】 エンジンの制御系統のブロック構成図である。
【図７】 燃料カット領域を示す図である。
【図８】 噴射制御のフローチャートである。
【図９】 参考例１に係る排気行程噴射の可否判定のフローチャートである。
【図１０】 参考例２に係る排気行程噴射の可否判定のフローチャートである。
【図１１】 実施形態１に係る排気行程噴射の可否判定のフローチャートである。
【図１２】 実施形態２に係る排気行程噴射の可否判定のフローチャートである。
【図１３】 実施形態３に係るエンジンの制御系統の全体構成図である。
【図１４】 実施形態３に係る排気行程噴射の可否判定のフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
３ サージタンク
６ コモンレール
７ インジェクタ
９ 燃料圧送ポンプ
１０ 調圧バルブ
１１ 圧力センサ
１４ 触媒コンバータ
４０ ＥＣＵ
４１ クランク角センサ
４３ 水温センサ
４７ 触媒温度センサ
４９ｂ 吸気温センサ
６０ ＥＧＲ通路
６１ ＥＧＲバルブ

Claims (2)

1. 燃焼室に臨んだ噴射部を有し該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、上記燃焼室から導出された排気ガス中の窒素酸化物を浄化するＮＯｘ浄化触媒とを備えたエンジンに設けられ、
   エンジンの排気行程時に、上記燃料噴射手段から燃料を噴射させて上記ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を供給する排気行程噴射制御手段と、
   エンジン状態が予め定めた燃料カット領域にあるときに、上記燃料噴射手段による燃料の噴射を禁止する燃料カット制御手段とを備えたエンジンの制御装置において、
   エンジン状態が上記燃料カット領域にあり、且つアイドル運転領域に移行する直前の所定運転領域内にあるときに、上記燃料噴射手段に封入された燃料の少なくとも一部を上記排気行程噴射制御手段により噴射させる除圧噴射制御手段を備えている
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 燃焼室に臨んだ噴射部を有し該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、上記燃焼室から導出された排気ガス中の窒素酸化物を浄化するＮＯｘ浄化触媒と、排気ガスの一部を給気系に戻す排気ガス還流通路と、該排気ガス還流通路に設けられた排気ガス還流バルブと、エンジン運転状態に応じて該排気ガス還流バルブの開度を調節する排気ガス還流制御手段と、を備えたエンジンに設けられ、
   エンジンの排気行程時に、上記燃料噴射手段から燃料を噴射させて上記ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を供給する排気行程噴射制御手段と、
   エンジン状態が予め定めた燃料カット領域にあるときに、上記燃料噴射手段による燃料の噴射を禁止する燃料カット制御手段とを備えたエンジンの制御装置において、
   エンジン状態が上記燃料カット領域にある間に、上記燃料噴射手段に封入された燃料の少なくとも一部を上記排気行程噴射制御手段により噴射させる除圧噴射制御手段を備えており、
   上記除圧噴射制御手段は、
   上記ＮＯｘ浄化触媒の温度が予め設定した所定の活性化温度以下のときには該ＮＯｘ浄化触媒の温度の低下を抑制するように上記排気ガス還流制御手段の作動を許容する一方、該ＮＯｘ浄化触媒の温度が該活性化温度よりも大きいときには上記排気ガス還流バルブを閉鎖し該排気ガス還流制御手段の作動を禁止する排気ガス還流管理手段を備え、
   該排気ガス還流管理手段が排気ガス還流制御手段の作動を許容した場合には、第１の所定条件に基づいて排気行程噴射制御手段による燃料噴射を実行させる一方、該排気ガス還流管理手段が該排気ガス還流制御手段の作動を禁止した場合には、第１の所定条件と異なる第２の所定条件に基づいて排気行程噴射制御手段による燃料噴射を実行させる
   ものであることを特徴とするエンジンの制御装置。

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