JP3812653B2 - 車両用内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

車両用内燃機関の排気浄化装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、負圧式ブレーキブースタによりブレーキ力を確保しつつ排気浄化性能を向上させる技術に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
車両用内燃機関における排気中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、Ｈ2等の未燃物の他、スモーク、ＮＯx等を含む）を低減させることを目的とした技術として、触媒上での反応を利用した排気浄化技術が知られている。
しかしながら、当該排気浄化技術では、触媒が活性化されるまでの間にＨＣ等の有害物質が大気放出されるという問題があり、例えば、筒内噴射型内燃機関において、燃料噴射を二段階に分け、主噴射（リーン空燃比設定）とは別に膨張行程以降に副噴射を行い、主噴射で残存した酸素と副噴射による未燃物を排気系（燃焼室から触媒コンバータを含む）内で反応させることにより有害物質を低減させ、或いは触媒を早期活性化させる二段燃焼技術（或いは二段噴射技術）が知られている。
【０００３】
一方、例えば特開平３−１１７６１１号、特開平４−１８３９２１号公報に開示されるように、排気圧上昇により冷態時の触媒を早期活性化させる技術が開発されている。
そして、例えば特開２０００−０２７１４５号公報に開示されるように、二段燃焼を実施するとともに、排気圧を上昇（排気流動を抑制）させることにより、冷態時における触媒の早期活性化を図る技術が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、車両には運転者によるブレーキ力を補助すべく負圧式ブレーキブースタが搭載されており、当該負圧式ブレーキブースタは、車両の制動時において内燃機関の吸気系に発生する負圧を利用してブレーキ力を補助するように構成されている。
【０００５】
ところが、上述したように排気圧を上昇させると排気抵抗が増大して吸気量が増大し吸気系の負圧が大気圧に近づき、また二段燃焼を実施すると主燃焼の空燃比をリーン空燃比にすべくスロットル弁を開放するためにやはり吸気系の負圧が大気圧に近づき、負圧が確保されず、ブレーキ力を十分に補助できないという問題がある。
【０００６】
このようなことから、吸気系の負圧を検出し、負圧が大気圧に近く所定負圧を確保できないような場合には、これら二段燃焼や排気圧の上昇（排気流動の抑制）を行わないようにすることが考えられる。
しかしながら、二段燃焼の実施と排気圧の上昇（排気流動の抑制）を実施するのは、殆どが内燃機関の冷態始動時であるため、通常このとき車両は停止しており、ブレーキ力が十分に補助されなくても何ら問題ない場合が多く、このような場合に二段燃焼や排気圧の上昇（排気流動の抑制）を行わないようにすると、ＨＣ等の有害物質が大気放出され、却って排気浄化性能の悪化を招き好ましいことではない。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、制動時には負圧式ブレーキブースタによりブレーキ力を確保でき且つ排気浄化性能の向上を図ることの可能な車両用内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、筒内噴射型内燃機関を備えた車両用内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の吸気系に生ずる負圧を利用して車両のブレーキ力を補助する負圧式ブレーキブースタと、吸気行程及び圧縮行程のいずれか一方で主燃焼のための主噴射を行うとともに膨張行程以降において副噴射を行うよう燃焼室内に燃料を供給して二段燃焼を行い、排気温度を上昇させて排気浄化を促進する二段燃焼手段と、前記負圧式ブレーキブースタが実際に発生可能な実ブレーキ力相関値を検出する実ブレーキ力相関値検出手段と、前記負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値を検出する要求ブレーキ力相関値検出手段と、圧縮行程においてスライトリーン空燃比となるよう燃焼室内に燃料を供給し圧縮スライトリーン運転を行い、排気温度を上昇させて排気浄化を促進するスライトリーン運転手段と、前記要求ブレーキ力相関値検出手段により検出される要求ブレーキ力相関値が前記実ブレーキ力相関値検出手段により検出される実ブレーキ力相関値より大きいとき、前記二段燃焼手段による二段燃焼を禁止するとともに前記スライトリーン運転手段により圧縮スライトリーン運転を行う二段燃焼禁止手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
即ち、筒内噴射型内燃機関の冷態始動時等には、二段燃焼を行うことにより、排気系内にＨＣ（炭化水素）と主燃焼（層状燃焼）による余剰Ｏ2（余剰酸素）とが排出されて排気系内で酸化反応し、排気浄化が促進されるが、負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値より大であるときには、二段燃焼が二段燃焼禁止手段により禁止される。
【００１３】
これにより、負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値より大きいときには、スロットル弁が開放されることなく内燃機関の吸気系の負圧が確保されて負圧式ブレーキブースタによりブレーキ力が十分に補助され、一方、負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値以下のとき、例えば冷態始動時であって車両が平坦路に停止しているようなときには、ブレーキ力はそれほど必要とされず内燃機関の吸気系の負圧を確保する必要性は低いことから、二段燃焼が実施され、排気系内での酸化反応が進行して排気浄化が良好に促進される。また、酸化反応が進むことで排気温度が上昇し、排気通路に介装された触媒コンバータの早期活性化が実現される。
【００１５】
この場合、冷態始動時でありながら車両が例えば降坂路にあってブレーキ力を必要としているような状況も考えられ、このような状況において、圧縮スライトリーン運転を行うことにより、内燃機関の吸気系の負圧を確保しながらも排気系内にＣＯ（一酸化炭素）と層状燃焼による余剰Ｏ２（余剰酸素）とが排出されて酸化反応が進行することになり、ブレーキ力を十分に補助しながら併せて排気浄化が比較的良好に促進される。
請求項２の発明では、請求項１において、内燃機関の排気通路内の排気流動を抑制することにより排気浄化を促進する排気流動制御手段と、前記要求ブレーキ力相関値検出手段により検出される要求ブレーキ力相関値が前記実ブレーキ力相関値検出手段により検出される実ブレーキ力相関値より大きいとき、前記排気流動制御手段による排気流動の抑制を制限する制限手段とをさらに備えたことを特徴とする。
これにより、負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値より大きいときには、吸気量が増大することなく内燃機関の吸気系の負圧が確保されて負圧式ブレーキブースタによりブレーキ力が十分に補助され、一方、負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値以下のとき、例えば冷態始動時であって車両が平坦路に停止しているようなときには、ブレーキ力はそれほど必要とされず内燃機関の吸気系の負圧を確保する必要性は低いことから、排気流動が抑制され、排気系内での酸化反応が進行して排気浄化が良好に促進される。また、酸化反応が進むことで排気温度が上昇し、排気通路に介装された触媒コンバータの早期活性化が実現される。
【００１６】
また、請求項３の発明では、請求項１または２において、前記実ブレーキ力相関値検出手段は、実ブレーキ力相関値として前記内燃機関の吸気系に生ずる実負圧の大きさを検出するものであり、前記要求ブレーキ力相関値検出手段は、要求ブレーキ力相関値として車速、車両傾斜角及び運転者によるブレーキペダルストロークの少なくともいずれか一つから要求負圧の大きさを検出するものであることを特徴としている。
【００１７】
従って、内燃機関の吸気系の実負圧の大きさが実ブレーキ力相関値として容易に求められ、車速、車両傾斜角、運転者によるブレーキペダルストロークから要求負圧の大きさが要求ブレーキ力相関値として容易に求められ、これら実負圧の大きさと要求負圧の大きさとを比較することで、負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値より大きいか否かが容易に判別される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１を参照すると、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が示されており、以下、当該排気浄化装置の構成を説明する。
同図に示すように、車両用内燃機関であるエンジン本体（以下、単にエンジンという）１としては、燃料噴射モードを切換えることで吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射）とともに圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射）を実施可能な筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジンが採用される。この筒内噴射型のエンジン１は、容易にして理論空燃比（ストイキ）での運転やリッチ空燃比での運転（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転（リーン空燃比運転）が実現可能である。
【００１９】
同図に示すように、エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４とともに電磁式の燃料噴射弁６が取り付けられており、これにより、燃料を燃焼室内に直接噴射可能である。
点火プラグ４には高電圧を出力する点火コイル８が接続されている。また、燃料噴射弁６には、燃料パイプ７を介して燃料タンクを擁した燃料供給装置（図示せず）が接続されている。より詳しくは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプとが設けられており、これにより、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁６に対し低燃圧或いは高燃圧で供給し、該燃料を燃料噴射弁６から燃焼室内に向けて所望の燃圧で噴射可能である。
【００２０】
シリンダヘッド２には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド１０の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド１０には吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁１４が設けられており、さらに、スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）１６が設けられている。そして、吸気マニホールド１０には、スロットル弁１４下流における吸気マニホールド１０内の吸気負圧を検出する吸気圧センサ１３が設けられている。
【００２１】
また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に略水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド１２の一端がそれぞれ接続されている。
なお、当該筒内噴射型のエンジン１は既に公知のものであるため、その構成の詳細については説明を省略する。
【００２２】
排気マニホールド１２の他端には排気管（排気通路）２０が接続されており、当該排気管２０には、排気浄化触媒装置として三元触媒（触媒コンバータ）３０が介装されている。この三元触媒３０は、担体に活性貴金属として銅（Ｃｕ），コバルト（Ｃｏ），銀（Ａｇ），白金（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ）のいずれかを有している。
【００２３】
さらに、排気管２０の三元触媒３０よりも下流の部分には、排気流動制御装置４０が介装されている。
排気流動制御装置４０は、排ガス中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ等の未燃物の他、ＮＯx、スモーク、Ｈ2等を含む）の低減を促進させることを目的とする装置であり、排気圧、排気密度及び排気流速（低減効果増強要因）の少なくともいずれか一つを変更することが可能に構成されている。具体的には、排気流動制御装置４０は排気管２０の流路面積を調節可能な密閉型開閉弁（排気流動制御手段）４２によって構成されている。
【００２４】
これにより、例えばエンジン１の冷態始動時のように三元触媒３０が未だ活性化していないような場合において、密閉型開閉弁４２を絞り作動させると、排気系内において酸化反応が進行し、排気浄化が促進される。
密閉型開閉弁４２としては種々の方式が考えられるが、ここでは、例えば、図２（ａ）に閉弁状態を示し、図２（ｂ）に開弁状態を示すように、排気管２０を貫通する軸４３回りに弁体４４を回転させることで排気管２０の流路面積を調節可能なバタフライ弁が採用される。バタフライ弁にはアクチュエータ４５が設けられており、バタフライ弁は当該アクチュエータ４５によって弁体４４が軸４３回りに回転させられて開閉作動する。
【００２５】
また、車両には油圧ブレーキ装置（図示せず）が設けられており、当該油圧ブレーキ装置は、油圧管５０を介してマスタシリンダ５２内の油圧室５３と連通するように接続されている。一方、マスタシリンダ５２内を摺動する油圧ピストン５４にはプッシュロッド５５を介してブレーキペダル５６が接続されている。
これにより、運転者がブレーキペダル５６を踏み込み操作すると、プッシュロッド５５を介して油圧ピストン５４が押されて油圧室５３内の作動油が吐出され、当該吐出され高圧となった作動油の油圧に応じて油圧ブレーキ装置がブレーキ力を発生する。
【００２６】
さらに、マスタシリンダ５２とブレーキペダル５６との間には、ブレーキ力補助装置として負圧式ブレーキブースタ６０が設けられている。負圧式ブレーキブースタ６０は、外殻６１とプッシュロッド５５に一体に取り付けられたダイヤフラム６２とからなり、外殻６１内がダイヤフラム６２により２室に仕切られて構成されている。詳しくは、負圧式ブレーキブースタ６０は、油圧ピストン５４側に負圧室６３が形成され、ブレーキペダル５６側に大気室６４が形成されて構成されている。そして、負圧式ブレーキブースタ６０からは負圧管６６が延びており、当該負圧管６６は負圧室６３と吸気マニホールド１０内部とを連通するように吸気マニホールド１０に接続されている。つまり、負圧式ブレーキブースタ６０は、ブレーキペダル５６の踏込み操作時に、負圧管６６を介し吸気マニホールド１０内の吸気負圧（大気圧より低い圧力）を受けることで負圧室６３内を負圧にし、当該負圧によってダイヤフラム６２を負圧室６３側に移動させてプッシュロッド５５を押すように構成されている。
【００２７】
これにより、運転者がブレーキペダル５６を踏み込み操作すると、運転者の踏力に負圧式ブレーキブースタ６０の力が付加されてマスタシリンダ５２内の作動油の油圧が大きく上昇し、油圧ブレーキ装置が十分なブレーキ力を発揮する。
なお、負圧式ブレーキブースタ６０は公知であるため、ここではその詳細については説明を省略する。
【００２８】
ＥＣＵ７０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えており、当該ＥＣＵ７０により、エンジン１を含めた排気浄化装置の総合的な制御が行われる。
ＥＣＵ７０の入力側には、上述した吸気圧センサ１３、ＴＰＳ１６の他、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ７２、車速Ｖを検出する車速センサ７４、車両の前後方向における車体の傾斜角θを検出する傾斜角センサ７６、ブレーキペダル５６のストローク量ＢＰＳＴを検出するストロークセンサ７８、Ｏ2センサ７９等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力する。なお、クランク角センサ７２により検出されるクランク角からはエンジン回転速度Ｎeが算出される。
【００２９】
一方、ＥＣＵ７０の出力側には、上述の燃料噴射弁６、点火コイル８、スロットル弁１４、アクチュエータ４５等の各種出力デバイスが接続されており、これら各種出力デバイスには各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、排気流動制御量等がそれぞれ出力され、これにより、燃料噴射弁６から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ４により適正なタイミングで火花点火が実施され、所望の排気流動制御量（例えば、目標排気圧）となるよう適正に開閉弁４２の作動状態が制御される。
【００３０】
また、当該排気浄化装置では、燃料噴射弁６は、主燃焼用の主噴射の後、膨張行程後期以降に燃料を副噴射する機能を有し、燃料を二段噴射して二段燃焼を行うことが可能に構成されている（二段燃焼手段）。この二段燃焼では、主噴射は圧縮行程で行われ、主燃焼の空燃比は酸素（Ｏ2）の多いリーン空燃比に設定される。
【００３１】
このように二段燃焼を行うと、排気系（燃焼室から三元触媒３０）内に主燃焼で残存した余剰酸素（余剰Ｏ2）と副噴射による未燃物（ＨＣ、ＣＯ等）とを同時に存在させることが可能となり、例えばエンジン１の冷態始動時のように三元触媒３０が未だ活性化していないような場合において、これら余剰Ｏ2とＨＣ、ＣＯ等とが排気系内で反応して排気浄化が促進され、併せて三元触媒３０の早期活性化が実現される。
【００３２】
以下、このように構成された本発明に係る排気浄化装置の作用について説明する。
先ず、第１実施例を説明する。
図３を参照すると、本発明の第１実施例に係るブレーキ力制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同図に沿って説明する。
【００３３】
ステップＳ１０では、排気流動抑制中か否かを判別する。つまり、密閉型開閉弁４２が絞り作動させられているか否かを判別する。判別結果が偽(Ｎｏ）の場合には何もせず当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で、例えばエンジン１の冷態始動時であって、密閉型開閉弁４２が絞り作動させられていると判定された場合には、ステップＳ１２に進む。
【００３４】
ステップＳ１２では、二段燃焼が実施されているか否かを判別する。つまり、主燃焼用の主噴射（リーン空燃比設定）の後、膨張行程後期以降に燃料が副噴射されているか否かを判別する。判別結果が偽(Ｎｏ）の場合には何もせず当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で、例えばエンジン１の冷態始動時であって、二段燃焼が実施されていると判定された場合には、ステップＳ１４に進む。
【００３５】
ステップＳ１４では、負圧式ブレーキブースタ６０によって発生可能な実ブレーキ力（実ブレーキ力相関値）を検出する（実ブレーキ力相関値検出手段）。つまり、現時点で負圧式ブレーキブースタ６０によって補助できるブレーキ力を検出する。
ここでは、図４に示すように、負圧式ブレーキブースタ６０による実ブレーキ力と吸気負圧（吸気マニホールド内負圧）（但し、吸気負圧＜大気圧）との関係が実験等により予め設定されマップ化されており、実ブレーキ力は、吸気圧センサ１３により検出される吸気負圧に基づき同マップから読み取られる。
【００３６】
ステップＳ１６では、要求ブレーキ力（要求ブレーキ力相関値）を検出する（要求ブレーキ力相関値検出手段）。つまり、現時点で負圧式ブレーキブースタ６０に要求されるブレーキ力を検出する。
要求ブレーキ力は、車速Ｖ、車両の前後方向の傾斜角θ及びブレーキペダル５６のストローク量ＢＰＳＴの関数ｆ（Ｖ，θ，ＢＰＳＴ）に応じて求められ、ここでは、図５に示すように、要求ブレーキ力とｆ（Ｖ，θ，ＢＰＳＴ）との関係が実験等により予め設定されマップ化されており、要求ブレーキ力は、車速センサ７４からの車速情報Ｖ、傾斜角センサ７６からの傾斜角情報θ及びストロークセンサ７８からのストローク量情報ＢＰＳＴの関数ｆ（Ｖ，θ，ＢＰＳＴ）に基づき同マップから読み取られる。なお、ここでは、要求ブレーキ力を車速Ｖ、車両の前後方向の傾斜角θ及びブレーキペダル５６のストローク量ＢＰＳＴの関数ｆ（Ｖ，θ，ＢＰＳＴ）に応じて求めるようにしたが、要求ブレーキ力は、車速Ｖ、傾斜角θ及びストローク量ＢＰＳＴのいずれか一つの関数に応じたものであればよい。
【００３７】
ステップＳ１８では、上記のように求めた要求ブレーキ力と実ブレーキ力とを比較し、要求ブレーキ力が実ブレーキ力より大きいか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、要求ブレーキ力が実ブレーキ力より大きい（要求ブレーキ力＞実ブレーキ力）と判定された場合には、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、要求ブレーキ力が実ブレーキ力より大きいことを受けて、排気流動抑制を制限し（制限手段）、二段燃焼を禁止する（二段燃焼禁止手段）。つまり、密閉型開閉弁４２の絞り量を少なく或いは密閉型開閉弁４２を開弁状態にして排気流動の抑制を小さく制限し、膨張行程後期以降における燃料の副噴射を行わないようにする。
【００３８】
排気流動抑制を制限しない場合（排気流動抑制を行った場合）には排気圧の上昇に伴い吸気マニホールド１０内の吸気負圧が大気圧に近づき、十分な吸気負圧が確保されないのであるが、ステップＳ２０のように排気流動抑制を制限すると、当該吸気負圧が十分に確保されることになり、負圧式ブレーキブースタ６０によってブレーキ力が十分に補助可能とされる。
【００３９】
また、二段燃焼を実施した場合には主燃焼の空燃比をリーン空燃比に設定するためにスロットル弁１４がほぼ全開状態に開放され、やはり吸気マニホールド１０内の吸気負圧が大気圧に近づき、十分な吸気負圧が確保されないのであるが、ステップＳ２０のように二段燃焼を禁止すると、スロットル弁１４が開放されることなく吸気負圧が十分に確保されることになり、上記同様に負圧式ブレーキブースタ６０によってブレーキ力が十分に補助可能とされる。
【００４０】
一方、ステップＳ１８の判別結果が偽（Ｎｏ）で、要求ブレーキ力が実ブレーキ力以下と判定された場合には、何もせず当該ルーチンを抜ける。つまり、要求ブレーキ力が実ブレーキ力以下であるような場合には、排気流動抑制を制限することなく実施し、二段燃焼を禁止することなく実施する。これにより、排気系内において酸化反応が進行して排気浄化が促進され、三元触媒３０の早期活性化が図られる。
【００４１】
つまり、本発明では、負圧式ブレーキブースタ６０に要求される要求ブレーキ力が負圧式ブレーキブースタ６０によって発生可能な実ブレーキ力を越えるような場合には、排気流動抑制を制限するとともに二段燃焼を禁止して負圧式ブレーキブースタ６０によるブレーキ力を確保し、一方、要求ブレーキ力が実ブレーキ力以下であれば、たとえ吸気圧センサ１３により検出される吸気負圧が大気圧に近いものとなっても排気流動抑制とともに二段燃焼を優先的に実施するようにしている。
【００４２】
これにより、比較的大きなブレーキ力が必要とされる場合にのみ排気流動抑制が制限され二段燃焼が禁止されて負圧式ブレーキブースタ６０によるブレーキ力が確保され、エンジン１の冷態始動時のように車両が平坦路に停止しておりブレーキ力が必要とされないような場合には、排気流動抑制とともに二段燃焼が確実に実施されて排気系内での酸化反応が進行し、排気浄化が促進され、三元触媒３０の早期活性化が図られる。
【００４３】
ところで、上記ステップＳ２０において、二段燃焼を禁止するに際し、二段燃焼の代わりの制御として空燃比がスライトリーン空燃比（例えば、値１５）となるように圧縮行程で燃料を噴射する圧縮スライトリーン運転を行うようにしてもよい（スライトリーン運転手段）。
このようにすれば、エンジン１の吸気系の負圧を確保しながらも同時に排気系内にＣＯと層状燃焼による余剰Ｏ2とを排出して排気系内で酸化反応を進行させるようにでき、例えば冷態始動時でありながら車両が降坂路にあってブレーキ力を必要としているような状況下において、ブレーキ力を十分に補助しながら併せて排気浄化をも比較的良好に促進させることができる。
【００４４】
次に、第２実施例を説明する。
図６を参照すると、本発明の第２実施例に係るブレーキ力制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同図に沿って説明する。なお、ここでは第１実施例との同一部分、即ち上記図３と同一のステップについては同一符号を付して説明を省略し、上記第１実施例と異なる部分について説明する。
【００４５】
ステップＳ１０及びステップＳ１２の判別により現在排気流動抑制中であり且つ二段燃焼中と判定された場合には、ステップＳ１５’に進む。
ステップＳ１５’では、車速Ｖが所定車速Ｖ1よりも大きいか否かを判別する。つまり、要求ブレーキ力が大きいか否かを車速Ｖによって判別する。なお、ここでは、車速Ｖによって要求ブレーキ力が大きか否かを判別するようにしているが、傾斜角θが所定傾斜角θ1より大きいか否か、或いはストローク量ＢＰＳＴが所定ストローク量ＢＰＳＴ1より大きいか否かによって要求ブレーキ力の大小を判別することもできる。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、車速Ｖが所定車速Ｖ1よりも大きいと判定された場合には、要求ブレーキ力が大きいと判断し、ステップＳ１６’に進む。
【００４６】
ステップＳ１６’では、負圧式ブレーキブースタ６０に要求される要求負圧（要求ブレーキ力相関値）を検出する（要求ブレーキ力相関値検出手段）。
要求負圧は、上記第１実施例の場合と同様、車速Ｖ、車両の前後方向の傾斜角θ及びブレーキペダル５６のストローク量ＢＰＳＴの関数ｆ（Ｖ，θ，ＢＰＳＴ）に応じて求められ、ここでは、図７に示すように、要求負圧とｆ（Ｖ，θ，ＢＰＳＴ）との関係が実験等により予め設定されマップ化されており、要求負圧は、車速センサ７４からの車速情報Ｖ、傾斜角センサ７６からの傾斜角情報θ及びストロークセンサ７８からのストローク量情報ＢＰＳＴの関数ｆ（Ｖ，θ，ＢＰＳＴ）に基づき同マップから読み取られる。なお、ここでは、要求負圧を車速Ｖ、車両の前後方向の傾斜角θ及びブレーキペダル５６のストローク量ＢＰＳＴの関数ｆ（Ｖ，θ，ＢＰＳＴ）に応じて求めるようにしたが、要求負圧は、車速Ｖ、傾斜角θ及びストローク量ＢＰＳＴのいずれか一つの関数に応じたものであればよい。
【００４７】
なお、上記ステップＳ１５’の判別によって要求ブレーキ力が大きいことが一旦判定されているので、ここでは要求負圧を予め設定した所定値としてもよい。ステップＳ１８’では、上記のように求めた要求負圧を吸気圧センサ（実ブレーキ力相関値検出手段）１３により検出される吸気負圧、即ち実負圧（実ブレーキ力相関値）と直接比較し、要求負圧の大きさの絶対値が実負圧の大きさの絶対値より大きいか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、要求負圧の絶対値が実負圧の絶対値より大きい（｜要求負圧｜＞｜実負圧｜）と判定された場合には、ステップＳ２０に進み、排気流動抑制を制限し、二段燃焼を禁止する。
【００４８】
これにより、車速Ｖが所定車速Ｖ1よりも大きく且つ要求負圧の絶対値が実負圧の絶対値より大きく要求ブレーキ力が大きいような場合には、吸気負圧が十分に確保されることになり、負圧式ブレーキブースタ６０によってブレーキ力が十分に補助可能とされる。
一方、ステップＳ１５’の判別結果が偽（Ｎｏ）で、車速Ｖが所定車速Ｖ1以下、即ち要求ブレーキ力が小さいと判定された場合、或いはステップＳ１８’の判別結果が偽（Ｎｏ）で、要求負圧の絶対値が実負圧の絶対値以下と判定された場合には、何もせず当該ルーチンを抜ける。つまり、要求ブレーキ力が小さい場合や要求負圧の絶対値が実負圧の絶対値以下であるような場合には、排気流動抑制を制限することなく実施し、二段燃焼を禁止することなく実施する。これにより、排気系内において酸化反応が進行して排気浄化が促進され、三元触媒３０の早期活性化が図られる。
【００４９】
つまり、当該第２実施例においても、上記同様、比較的大きなブレーキ力が必要とされる場合にのみ排気流動抑制が制限され二段燃焼が禁止されて負圧式ブレーキブースタ６０によるブレーキ力が確保され、エンジン１の冷態始動時のように車両が平坦路に停止しておりブレーキ力が必要でないような場合には、排気流動抑制とともに二段燃焼が確実に実施されて排気系内での酸化反応が進行し、排気浄化が促進され、三元触媒３０の早期活性化が図られる。
【００５０】
なお、当該第２実施例においても、上記第１実施例の場合と同様、二段燃焼を禁止するに際し、二段燃焼の代わりの制御として空燃比がスライトリーン空燃比（例えば、値１５）となるように圧縮行程で燃料を噴射する圧縮スライトリーン運転を行うようにしてもよい。
以上で説明を終えるが、本発明の実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
【００５１】
例えば、上記実施形態では、吸気負圧を吸気圧センサ１３により検出するようにしたが、負圧式ブレーキブースタ６０の負圧室６３内の負圧を検出してもよいし、スロットル開度とエンジン回転速度Ｎeとから吸気負圧を推定するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、排気流動の抑制と二段燃焼との双方を実施する場合において、双方とも制限及び禁止するようにしたが、どちらか一方のみを制限し、或いは禁止するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、例えばエンジン１の冷態始動時において排気流動の抑制と二段燃焼との双方を実施する場合を例に説明したが、本発明を排気流動の抑制のみを実施する場合に適用することもでき、また二段燃焼のみを実施する場合に適用することもできる。
また、上記実施形態では、エンジン１として筒内噴射型ガソリンエンジンを用いるようにしたが、エンジンはディーゼルエンジンであってもよく、排気流動の抑制のみを実施する場合には吸気管噴射型ガソリンエンジンであってもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、触媒として三元触媒３０を用いたが、触媒はリーンＮＯx触媒、ＨＣ吸着触媒等いかなるものでもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値より大きいときには、二段燃焼を禁止するようにしたので、負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値より大きいときには、内燃機関の吸気系の負圧を確保して負圧式ブレーキブースタによってブレーキ力を十分に補助でき、一方、要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値以下のとき、例えば冷態始動時であって車両が平坦路に停止しているようなときには、二段燃焼を実施することで排気浄化を良好に促進させることができ、併せて触媒コンバータの早期活性化を実現することができる。
【００５６】
この際、二段燃焼を禁止するとともに圧縮スライトリーン運転を行うようにしたので、冷態始動時でありながら車両が例えば降坂路にあってブレーキ力を必要としているような状況下において、圧縮スライトリーン運転を行うことにより、内燃機関の吸気系の負圧を確保しながら排気系内にＣＯ（一酸化炭素）と層状燃焼による余剰Ｏ２（余剰酸素）とを排出して酸化反応を進行させるようにでき、ブレーキ力を十分に補助しながら併せて排気浄化を比較的良好に促進させることができる。
また、請求項２の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値より大きいときには、排気流動の抑制を制限するようにしたので、負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値より大きいときには、内燃機関の吸気系の負圧を確保して負圧式ブレーキブースタによってブレーキ力を十分に補助でき、一方、要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値以下のとき、例えば冷態始動時であって車両が平坦路に停止しているようなときには、排気流動を抑制することで排気浄化を良好に促進させることができ、併せて触媒コンバータの早期活性化を実現することができる。
【００５７】
また、請求項３の車両用内燃機関の排気浄化装置によれば、内燃機関の吸気系の実負圧の大きさを実ブレーキ力相関値として求め、車速、車両傾斜角、運転者によるブレーキペダルストロークから要求負圧の大きさを要求ブレーキ力相関値として求めるようにしたので、これら実負圧の大きさと要求負圧の大きさとを比較することにより、負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値が負圧式ブレーキブースタの発生可能な実ブレーキ力相関値より大きいか否かを容易に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】排気流動制御装置としてのバタフライ弁を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例に係るブレーキ力制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】負圧式ブレーキブースタによる実ブレーキ力と吸気負圧（吸気マニホールド内負圧）との関係を示すマップである。
【図５】要求ブレーキ力とｆ（Ｖ，θ，ＢＰＳＴ）との関係を示すマップである。
【図６】本発明の第２実施例に係るブレーキ力制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】要求負圧とｆ（Ｖ，θ，ＢＰＳＴ）との関係を示すマップである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
６ 燃料噴射弁
１０ 吸気マニホールド
１３ 吸気圧センサ
１４ スロットル弁
２０ 排気管
３０ 三元触媒
４０ 排気流動制御装置
４２ 密閉型開閉弁
５２ マスタシリンダ
５６ ブレーキペダル
６０ 負圧式ブレーキブースタ
６６ 負圧管
７０ ＥＣＵ（電子コントロールユニット）
７２ クランク角センサ
７４ 車速センサ
７６ 傾斜角センサ
７８ ストロークセンサ

Claims (3)

  1. 筒内噴射型内燃機関を備えた車両用内燃機関の排気浄化装置であって、
    内燃機関の吸気系に生ずる負圧を利用して車両のブレーキ力を補助する負圧式ブレーキブースタと、
    吸気行程及び圧縮行程のいずれか一方で主燃焼のための主噴射を行うとともに膨張行程以降において副噴射を行うよう燃焼室内に燃料を供給して二段燃焼を行い、排気温度を上昇させて排気浄化を促進する二段燃焼手段と、
    前記負圧式ブレーキブースタが実際に発生可能な実ブレーキ力相関値を検出する実ブレーキ力相関値検出手段と、
    前記負圧式ブレーキブースタに要求される要求ブレーキ力相関値を検出する要求ブレーキ力相関値検出手段と、
    圧縮行程においてスライトリーン空燃比となるよう燃焼室内に燃料を供給し圧縮スライトリーン運転を行い、排気温度を上昇させて排気浄化を促進するスライトリーン運転手段と、
    前記要求ブレーキ力相関値検出手段により検出される要求ブレーキ力相関値が前記実ブレーキ力相関値検出手段により検出される実ブレーキ力相関値より大きいとき、前記二段燃焼手段による二段燃焼を禁止するとともに前記スライトリーン運転手段により圧縮スライトリーン運転を行う二段燃焼禁止手段と、
    を備えたことを特徴とする車両用内燃機関の排気浄化装置。
  2. 内燃機関の排気通路内の排気流動を抑制することにより排気浄化を促進する排気流動制御手段と、
    前記要求ブレーキ力相関値検出手段により検出される要求ブレーキ力相関値が前記実ブレーキ力相関値検出手段により検出される実ブレーキ力相関値より大きいとき、前記排気流動制御手段による排気流動の抑制を制限する制限手段と、
    をさらに備えたことを特徴とする、請求項１記載の車両用内燃機関の排気浄化装置。
  3. 前記実ブレーキ力相関値検出手段は、実ブレーキ力相関値として前記内燃機関の吸気系に生ずる実負圧の大きさを検出するものであり、
    前記要求ブレーキ力相関値検出手段は、要求ブレーキ力相関値として車速、車両傾斜角及び運転者によるブレーキペダルストロークの少なくともいずれか一つから要求負圧の大きさを検出するものであることを特徴とする、請求項１または２記載の車両用内燃機関の排気浄化装置。
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