JP3820705B2 - 触媒を備えた内燃機関の噴射制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は触媒を備えた内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気筒内の混合気の空燃比が非常に大きいために混合気の空燃比が理論空燃比であるときよりも多量の酸素が排気ガス中に含まれている状態（以下、リーン状態）において、炭化水素（以下、ＨＣ）を触媒表面に吸着してＨＣの活性種を生成し、このＨＣの活性種と窒素酸化物（以下、ＮＯX ）とを反応させることにより内燃機関から排出されたＮＯX を浄化するＮＯX 選択還元触媒（以下、ＮＯX 触媒）が公知である。通常、リーン状態の排気ガス中にＨＣは殆ど含まれていない。このため、ＮＯX 触媒には浄化用のＨＣが供給される。
【０００３】
例えば、特開平８−２６１０５２号では気筒内に機関駆動用のＨＣを供給するための燃料噴射弁からＮＯX 浄化用のＨＣを機関の膨張行程または排気行程において気筒内に噴射することにより、ＮＯX 触媒に浄化用ＨＣを供給している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、気筒内に噴射されたＮＯX 浄化用ＨＣの一部が気筒の内壁面に付着すると、付着したＨＣが気筒内に嵌挿されたピストンと気筒の内壁面との間を通ってピストン下方にある潤滑オイルに混入し、潤滑オイルの劣化を招く。特に、ＨＣが噴射されるときの噴射圧力が高いときには、ＨＣの到達可能距離が長くなるため、気筒の内壁面に付着するＮＯX 浄化用ＨＣの量が増大する。したがって本発明の目的は気筒の内壁面に付着する浄化用還元剤の量を低減することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、一番目の発明によれば、還元剤により排気ガスを浄化するために排気通路に配置された触媒と、該触媒に還元剤を供給するために予め定められた噴射時期に気筒内に還元剤を噴射する還元剤噴射手段とを具備する内燃機関の噴射制御装置において、前記還元剤噴射手段により気筒内に還元剤を噴射する噴射圧力を検出する噴射圧力検出手段と、該噴射圧力検出手段により検出された噴射圧力が予め定められた圧力より高いとき、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射したときのピストンの位置が前記予め定められた噴射時期でのピストンの位置よりも膨張下死点でのピストンの位置に対して遠い位置となるように前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を変更する噴射時期変更手段とを具備する。
【０００６】
上記課題を解決するために、二番目の発明によれば、一番目の発明において、前記噴射時期変更手段は、前記噴射圧力手段により検出された噴射圧力が前記予め定められた圧力よりも高いとき、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を早めた場合に該還元剤噴射手段から還元剤を噴射したときのピストンの位置が前記予め定められた噴射時期でのピストンの位置よりも膨張下死点でのピストンの位置に対して遠い位置となるときには前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を前記予め定められた噴射時期よりも早め、一方、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を早めた場合に該還元剤噴射手段から還元剤を噴射したときのピストンの位置が前記予め定められた噴射時期でのピストンの位置よりも膨張下死点でのピストンの位置に対して近い位置となるときには前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を前記予め定められた噴射時期よりも遅らせる。
【０００７】
上記課題を解決するために、三番目の発明によれば、還元剤により排気ガスを浄化するために排気通路に配置された触媒と、該触媒に還元剤を供給するために予め定められた噴射時期に気筒内に還元剤を噴射する還元剤噴射手段とを具備する内燃機関の噴射制御装置において、前記還元剤噴射手段により気筒内に還元剤を噴射する噴射圧力を検出する噴射圧力検出手段と、該噴射圧力検出手段により検出された噴射圧力が予め定められた圧力より高いとき、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を前記予め定められた噴射時期よりも早める噴射時期変更手段とを具備する。
上記課題を解決するために、四番目の発明によれば、一または三番目の発明において、前記予め定められた噴射時期が機関の膨張行程または排気行程にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の内燃機関の構成を示す図である。図１において、１は機関本体、♯１、♯２、♯３および♯４はそれぞれ機関本体１内に形成された第一気筒、第二気筒、第三気筒および第四気筒、２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄはそれぞれ対応する気筒♯１〜♯４内に機関駆動用燃料および排気ガス浄化用燃料を供給するための第一燃料噴射弁、第二燃料噴射弁、第三燃料噴射弁および第四燃料噴射弁、３はインテークマニホルド４を介して機関本体１に接続された吸気通路である。インテークマニホルド４には各気筒♯１〜♯４に導入される吸入空気量を算出するために吸入空気圧を検出するための吸気圧センサ５が取り付けられる。なお、各気筒♯１〜♯４内にはこれら気筒内で摺動可能なピストン（図示せず）が挿入されている。また、本発明はディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンと呼ばれる大部分の機関運転において理論空燃比より非常に大きい空燃比で運転される内燃機関に適用される。
【０００９】
また、本実施形態の内燃機関はクランク角を検出するクランク角センサ６を具備する。クランク角センサ６により検出されたクランク角に基づいて機関回転数が算出される。さらに本実施形態の内燃機関はアクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出するアクセル踏込量センサ１９を具備する。各燃料噴射弁２ａ〜２ｄはこれら燃料噴射弁２ａ〜２ｄに共通の燃料分配手段、すなわちコモンレール３０に接続される。コモンレール３０はポンプＰを介して燃料タンク３１に接続される。コモンレール３０内にはポンプＰにより予め定められた圧力に加圧された燃料が蓄積される。また、コモンレール３０にはコモンレール３０内の燃料の圧力を検出するための圧力検出手段として燃圧センサ３２が取り付けられる。
【００１０】
第一気筒♯１、第二気筒♯２、第三気筒♯３および第四気筒♯４にはそれぞれ対応して第一排気枝管７ａ、第二排気枝管７ｂ、第三排気枝管７ｃおよび第四排気枝管７ｄが接続される。第一排気枝管７ａと第二排気枝管７ｂと第四排気枝管７ｄとは機関本体１の下流側の上流側合流部８において合流せしめられ、集合管９に接続される。集合管９と第三排気枝管７ｃとは上流側合流部８のさらに下流側の下流側合流部１０において互いに略平行な方向に排気ガスを排出するように合流せしめられる。このように排気系を構成することにより、集合管９から排出された排気ガスが第三排気枝管７ｃ内に流入することが抑制される。また、第三排気枝管７ｃから排出された排気ガスが集合管９内に流入することが抑制される。なお、本明細書において『上流』および『下流』とは排気ガスの流れに沿って用いる。
【００１１】
本実施形態の内燃機関は吸入される空気量を増大するために吸入空気を過給する過給機１１を具備する。過給機１１はインテークマニホルド４の上流側の吸気通路３内に配置された吸気側タービンホイール１１ａと、下流側合流部１０の下流側の排気通路２０内に配置された排気側タービンホイール１１ｂとを具備する。本実施形態では各気筒から排出された排気ガスが合流する位置に排気側タービンホイール１１ｂが配置されているため、排気側タービンホイール１１ｂを通過する排気ガス量が多く、過給機１１の過給効果を最大限に維持することができる。また、下流側合流部１０が排気側タービンホイール１１ｂの近傍に位置し、且つ、排気側タービンホイール１１ｂの慣性回転運動により排気ガスが下流側への排出されるため、集合管９から排出された排気ガスが第三排気ガス７ｃ内に流入することがさらに抑制され、また、第三排気枝管７ｃから排出された排気ガスが集合管９内に流入することがさらに抑制される。
【００１２】
吸気側タービンホイール１１ａと排気側タービンホイール１１ｂとは一つのシャフト１１ｃにより互いに連結される。排気側タービンホイール１１ｂはこの排気側タービンホイール１１ｂの回転面と平行な方向から排気ガスを受けて回転せしめられ、回転面に対して垂直な方向へ向けて排気ガスを排出する。一方、吸気側タービンホイール１１ａは排気側タービンホイール１１ｂの回転に伴い回転せしめられ、この吸気側タービンホイール１１ａの回転面に対して垂直な方向から空気を引き込み、回転面と平行な方向へ向けて吸入空気を送りだす。
【００１３】
排気側タービンホイール１１ｂの下流側の排気通路２０には内燃機関から排出される窒素酸化物（以下、ＮＯX ）を浄化するための排気浄化触媒１２が配置される。本実施形態の排気浄化触媒１２は、気筒内の混合気の空燃比が非常に大きいために混合気の空燃比が理論空燃比であるときよりも多量の酸素が排気ガス中に含まれている状態（以下、リーン状態）において、還元剤として炭化水素（以下、ＨＣ）を触媒表面に吸着してＨＣの活性種を生成し、このＨＣの活性種とＮＯX とを反応させることによりＮＯX を浄化するＮＯX 選択還元触媒（以下、ＮＯX 触媒）である。
【００１４】
ＮＯX 触媒１２の上流端部分にはこの上流端部分の温度を検出する上流側温度センサ１３が配置され、ＮＯX 触媒１２の下流端部分にはこの下流側部分の温度を検出する下流側温度センサ１４が配置される。
【００１５】
第四排気枝管７ｄには排気ガスを吸入空気中に導入するための排気循環管１５が接続される。排気循環管１５の他端はインテークマニホルド４に接続される。排気循環管１５には吸入空気中への排気ガスの導入の有無を制御するための排気循環弁１６が配置される。排気循環弁１６は三方弁１７を介して吸引ポンプ１８および大気に連通される。排気循環弁１６は機関運転状態に応じて開閉制御される。三方弁１７により排気循環弁１６と大気とが連通せしめられると排気循環弁１６内に大気圧がかかり排気循環弁１６は閉弁せしめられ、排気ガスは吸入空気中に導入されない。一方、三方弁１７により排気循環弁１６と吸引ポンプ１８とが連通せしめられると排気循環弁１６内に負圧がかかり排気循環弁１６が開弁せしめられ、排気ガスが吸入空気中に導入される。
【００１６】
気筒内におけるＮＯX 生成量は燃焼時の火炎伝播速度が速いほど多くなる。また、気筒内におけるＮＯX 生成量は燃焼時の燃焼温度が高いほど多くなる。一方、不活性ガスは燃焼時の火炎伝播速度を遅くする。したがって燃焼時の火炎伝播速度は吸入空気中の不活性ガス量が多いほど遅くなる。また、不活性ガスは燃焼時の熱を吸収する。したがって燃焼時の燃焼温度は吸入空気中の不活性ガス量が多いほど低くなる。このため、二酸化炭素や水分といった不活性ガスを含んだ排気ガスが吸入空気に導入されると、燃焼時の火炎伝播速度が遅くなり且つ燃焼時の燃焼温度が低く維持されるため、気筒内の燃焼に伴うＮＯX の生成が抑制される。
【００１７】
図１において制御装置（ＥＣＵ）４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１を介して相互に接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４２、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）４３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４４、Ｂ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）４５、入力ポート４６、出力ポート４７およびクロック発生器４８を具備する。吸気圧センサ５、上流側温度センサ１３、下流側温度センサ１４および燃圧センサ３２の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器４９を介して入力ポート４６に入力される。また、クランク角センサ６の出力電圧は直接入力ポート４６に入力される。さらにアクセル踏込量センサ１９の出力電圧は対応するＡＤ変換器４９を介して入力ポート４６に入力される。一方、出力ポート４７はそれぞれ対応する駆動回路５０を介して各燃料噴射弁２ａ〜２ｄおよび三方弁１７に接続される。
【００１８】
次に本発明の実施形態の内燃機関の作動について説明する。初めに各気筒♯１〜♯４の圧縮行程の予め定められたクランク角度においてコモンレール３０内の燃圧が燃圧センサ３２により検出される。次に各気筒♯１〜♯４の圧縮上死点の直前において予噴射が実行され、各燃料噴射弁２ａ〜２ｄから予め定められた量の燃料が噴射される。予噴射は気筒内におけるＮＯX 生成量の低減および気筒において生じる騒音の低減のために実行される噴射である。
【００１９】
次に予噴射により供給された燃料が気筒内において着火した後の圧縮上死点付近の予め定められたクランク角度において主噴射が実行される。主噴射は機関を駆動するための燃料を供給するために実行される噴射である。主噴射により各燃料噴射弁２ａ〜２ｄから噴射すべき主噴射燃料量はアクセル踏込量センサ１９により検出されたアクセルペダル踏込量に基づいて決定され、アクセルペダル踏込量が大きくなるほど主噴射により噴射すべき燃料量は多くなる。
【００２０】
なお、予噴射および主噴射により各燃料噴射弁２ａ〜２ｄから噴射すべき予噴射燃料量および主噴射燃料量を供給するために各燃料噴射弁２ａ〜２ｄを開弁する開弁時間はコモンレール３０内の燃圧に基づいて決定され、燃圧が高いほど開弁時間は短くなる。また、各気筒における予噴射および主噴射は第一気筒♯１、第三気筒♯３、第四気筒♯４、第二気筒♯２の順で実行される。
【００２１】
さらに本実施形態では第三気筒♯３において主噴射が実行された後に該主噴射とは別個に副噴射を実行し、第三燃料噴射弁２ｃから第三気筒♯３内に燃料、すなわちＨＣを噴射する。このＨＣは排気ガスとともにＮＯX 触媒１２に到達せしめられる。
【００２２】
本実施形態では次のようにして副噴射を実行する時期を算出する。まず、上流側温度センサ１３の出力から推定した第三気筒♯３内の温度（以下、筒内温度）およびコモンレール３０内の燃圧に基づいて副噴射を実行する時期（以下、基本副噴射時期）を算出する。基本副噴射時期は熱分解されたＨＣを多く必要とするときには筒内温度がより高い時期に設定され、また、燃圧がＨＣを良好に噴射するのに必要な予め定められた下限圧力より高い時期に設定される。なお、通常、基本副噴射時期は機関の膨張行程または排気行程にある。
【００２３】
次に、燃圧センサ５により検出されたコモンレール３０内の燃圧が予め定められた上限圧力より低いときには基本副噴射時期を副噴射を実行する時期とする。ここで予め定められた上限圧力は上記予め定められた下限圧力より高く、ＨＣが予め定められた上限圧力より高い噴射圧力で噴射されると、ＨＣが気筒内で気化するまえに筒内壁面に付着してしまうような圧力である。一方、燃圧が予め定められた上限圧力より高く且つ基本副噴射時期と膨張下死点とのクランク角度の差が基本副噴射時期を予め定められたクランク角度だけ早めた副噴射時期（以下、早進副噴射時期）と膨張下死点とのクランク角度の差より小さいときには早進副噴射時期を副噴射を実行する時期とする。さらに燃圧が予め定められた圧力より高く且つ基本副噴射時期と膨張下死点とのクランク角度の差が早進副噴射時期と膨張下死点とのクランク角度の差より大きいときには基本副噴射時期を予め定められたクランク角度だけ遅らせた副噴射時期（以下、遅進副噴射時期）を副噴射を実行する時期とする。これによれば、基本副噴射時期を早めたまたは遅らせた副噴射時期（以下、変更副噴射時期）におけるピストンの位置は常に基本副噴射時期におけるピストンの位置に比べて高い位置、すなわち圧縮上死点側にある。このため、変更副噴射時期において気筒内に露出している筒内壁面の面積が基本副噴射時期において気筒内に露出している筒内壁面の面積より狭く維持される。これにより筒内壁面に付着するＨＣの量が低減される。また、機関の膨張行程または排気行程では時期が早いほど筒内温度が高い。したがって基本副噴射時期を早めた場合、副噴射により気筒内に噴射したＨＣがより高温の雰囲気にさらされる。このため、ＨＣは気筒の内壁面に付着するまえに気化して排気ガスとともに気筒から排出されることとなり、浄化用ＨＣが筒内壁面に付着することが防止される。
【００２４】
また、上述したように、ＮＯX 触媒１２に供給されたＨＣは触媒表面に吸着して活性種とされ、ＮＯX を浄化する。したがってＨＣによりＮＯX を浄化するには或る時間を要する。すなわち、ＮＯX を浄化するためにはＨＣおよびＮＯX が上記或る時間だけＮＯX 触媒１２内に留まっている必要がある。ＨＣおよびＮＯX がＮＯX 触媒１２内に留まっている時間（以下、滞留時間）は単位時間当たりにＮＯX 触媒１２を通過する排気ガス量（以下、通過排気ガス量）により決まり、通過排気ガス量が多いほど滞留時間は短くなる。したがって第一実施形態では、ＮＯX 触媒１２に供給すべき燃料量は通過排気ガス量に基づいて算出され、通過排気ガス量が多いほどＮＯX 触媒１２内で浄化反応可能な燃料量は少なくなると判断してＮＯX 触媒１２に供給する燃料量を少なくする。
【００２５】
なお、ＮＯX 触媒１２に供給すべき燃料量を吸気圧センサ５およびクランク角センサ６の出力から推定した機関からのＮＯX 排出量に基づいて算出してもよい。また、副噴射により第三燃料噴射弁２ｃから噴射すべき副噴射燃料量を供給するために第三燃料噴射弁２ｃを開弁する開弁時間はコモンレール３０内の燃圧に基づいて決定され、燃圧が高いほど開弁時間は短くなる。
【００２６】
次に図２のフローチャートを参照して本発明の実施形態に共通の予噴射・主噴射実行制御を説明する。なお、図２においてｎは気筒番号を示し、１、３、４、２の順で変化する。まず、ステップＳ１１０において現在のクランク角度ＣＡが第ｎ気筒において予噴射を実行すべき予め定められたクランク角度（以下、予噴射角度）ＰＣＡｐｎである（ＣＡ＝ＰＣＡｐｎ）か否かが判別される。ステップＳ１１０においてＣＡ＝ＰＣＡｐｎである判別されると、ステップＳ１１２に進んで予め定められた予噴射用開弁時間ｔｐｎだけ第ｎ気筒の燃料噴射弁を開弁し、ステップＳ１１４に進む。一方、ステップＳ１１０においてＣＡ≠ＰＣＡｐｎであると判別されると、ＣＡ＝ＰＣＡｐｎと判別されるまでステップＳ１１０が繰り返される。
【００２７】
ステップＳ１１４では現在のクランク角度ＣＡが第ｎ気筒において主噴射を実行すべき予め定められたクランク角度（以下、主噴射角度）ＰＣＡｍｎである（ＣＡ＝ＰＣＡｍｎ）か否かが判別される。ステップＳ１１４においてＣＡ＝ＰＣＡｍｎである判別されると、ステップＳ１１６に進んで予め定められた主噴射用開弁時間ｔｍｎだけ第ｎ気筒の燃料噴射弁を開弁し、処理を終了する。一方、ステップＳ１１４においてＣＡ≠ＰＣＡｍｎであると判別されると、ＣＡ＝ＰＣＡｍｎと判別されるまでステップＳ１１４が繰り返される。
【００２８】
次に図３のフローチャートを参照して本発明の実施形態に共通の主噴射燃料量算出制御を説明する。なお、図３においてｎは気筒番号を示し、１、３、４、２の順で変化する。まず、ステップＳ２１０においてアクセル踏込量センサ１９により検出されたアクセルペダル踏込量Ｄａが読み込まれ、ステップＳ２１２に進む。
ステップＳ２１２ではステップＳ２１０で読み込まれたアクセルペダル踏込量Ｄａに基づいて主噴射により第ｎ気筒内に供給すべき主噴射燃料量を燃料噴射弁から噴射するのに必要な燃料噴射弁の開弁時間ｔｍｐｎを算出し、ステップＳ２１４に進む。
ステップＳ２１４ではステップＳ２１２で算出した開弁時間ｔｍｐｎを主噴射用開弁時間ｔｍｎにセットし、処理を終了する。
【００２９】
次に図４のフローチャートを参照して本発明の実施形態に共通の副噴射実行制御を説明する。まず、ステップＳ３１０において現在のクランク角度ＣＡが第三気筒において副噴射を実行すべき予め定められたクランク角度（以下、副噴射角度）ＣＡｓ３である（ＣＡ＝ＣＡｓ３）か否かが判別される。ステップＳ３１０においてＣＡ＝ＣＡｓ３である判別されると、ステップＳ３１２に進んで予め定められた副噴射用開弁時間ｔｓ３だけ第三気筒の第三燃料噴射弁２ｃを開弁し、処理を終了する。一方、ステップＳ３１０においてＣＡ≠ＣＡｓ３であると判別されると、ＣＡ＝ＣＡｓ３と判別されるまでステップＳ３１０が繰り返される。
【００３０】
次に図５のフローチャートを参照して本実施形態の副噴射燃料量・実行時期算出制御を説明する。まず、ステップＳ５１０において上流側温度センサ１３により検出された上流側触媒温度ＴＵ、下流側温度センサ１４により検出された下流側触媒温度ＴＤ、吸気圧センサ５により検出された吸入空気圧Ｐｉ、クランク角度センサ６により検出されたクランク角度ＣＡおよび燃圧センサ３２により検出されたコモンレール３０内の燃圧Ｐｃを読み込み、ステップＳ５１２に進む。
【００３１】
ステップＳ５１２ではステップＳ５１０で読み込まれた吸入空気圧Ｐｉとクランク角度ＣＡとから単位時間当たりにＮＯX 触媒１２を通過する排気ガス量（以下、通過排気ガス量）ＱＥを算出し、ステップＳ５１４に進む。
ステップＳ５１４ではステップＳ４１２で算出された通過排気ガス量ＱＥとステップＳ５１０で読み込まれた燃圧Ｐｃとに基づいて副噴射により第三気筒♯３内に供給すべき副噴射燃料量を第三燃料噴射弁２ｃから噴射するのに必要な燃料噴射弁の開弁時間ｔｓｐ３と、ステップＳ５１０で読み込まれた上流側触媒温度ＴＵと下流側触媒温度ＴＤとに基づいて副噴射を実行すべきクランク角度（以下、基本副噴射角度）ＣＡｓｐ３とを算出し、ステップＳ４１６に進む。
【００３２】
ステップＳ５１６ではステップＳ５１０で読み込まれた燃圧Ｐｉが予め定められた圧力Ｐ０より低い（Ｐｉ＜Ｐｉ０）か否かが判別される。ステップＳ５１６においてＰｉ＜Ｐｉ０であると判別されると、ステップＳ５１８に進んでステップＳ５１４で算出された開弁時間ｔｓｐ３を予め定められた副噴射用開弁時間ｔｓ３にセットするとともにステップＳ５１４で算出された基本副噴射角度ＣＡｓｐ３を予め定められた副噴射角度ＣＡｓ３にセットし、処理を終了する。一方、ステップＳ５１６においてＰｉ≧Ｐｉ０であると判別されると、ステップＳ５２０に進んで基本副噴射角度ＣＡｓｐ３と膨張下死点とのクランク角度の差が早進副噴射角度ＣＡｓｐ３−αと膨張下死点とのクランク角度の差より小さい（｜ＣＡｓｐ３−１８０°｜＜｜１８０°−（ＣＡｓｐ３−α）｜）か否かが判別される。ステップＳ５２０において｜ＣＡｓｐ３−１８０°｜＜｜１８０°−（ＣＡｓｐ３−α）｜であると判別されると、ステップＳ５２２に進んでステップＳ５１４で算出された開弁時間ｔｓｐ３を予め定められた副噴射用開弁時間ｔｓ３にセットするとともにステップＳ５１４で算出された基本副噴射角度ＣＡｓｐ３から第一の補正係数α（α＞０）を引いた早進副噴射角度を予め定められた副噴射角度ＣＡｓ３にセットし、処理を終了する。一方、ステップＳ５２０において｜ＣＡｓｐ３−１８０°｜≧｜１８０°−（ＣＡｓｐ３−α）｜であると判別されると、ステップＳ５２４に進んでステップＳ５１４で算出された開弁時間ｔｓｐ３を予め定められた副噴射用開弁時間ｔｓ３にセットするとともにステップＳ５１４で算出された基本副噴射角度ＣＡｓｐ３に第二の補正係数β（β＞０）を加えた遅進副噴射角度を予め定められた副噴射角度ＣＡｓ３にセットし、処理を終了する。
【００３３】
なお、制御を簡単にするために、燃圧が予め定められた上限圧力より高く且つ基本副噴射時期が機関の膨張行程にあるときには早進副噴射時期を副噴射を実行する時期とし、燃圧が予め定められた上限圧力より高く且つ基本副噴射時期が機関の排気行程にあるときには遅進副噴射時期を副噴射を実行する時期としてもよい。この制御によっても第一実施形態と概ね同様の効果が得られる。また、さらに制御を簡単にするために、燃圧が予め定められた上限圧力より高いときには基本副噴射時期に係らず、早進副噴射時期を副噴射を実行する時期としてもよい。これによれば副噴射により噴射されたＨＣがさらされる筒内温度が高いために気筒内で気化するＨＣの量が多くなる。したがって簡単な制御により筒内壁面へ付着するＨＣの量を低減することができる。また、リーン状態において排気ガス中のＮＯX を吸蔵しておき、排気ガス中のＨＣ濃度がリーン状態のときよりも高くなったときに、吸蔵されていたＮＯX を放出してＨＣと反応させることによりＮＯX を浄化する触媒に本発明を適用することもできる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、噴射圧力が予め定められた圧力より高いとき、還元剤を噴射したときのピストンの位置が予め定められた噴射時期でのピストンの位置よりも膨張下死点でのピストンの位置に対して遠い位置となるように還元剤を噴射する時期が変更される。このように噴射時期を変更すれば、還元剤を噴射したときに気筒内に露出している壁面の面積が小さくなる。この気筒内に露出している壁面の面積は、筒内壁面に付着する還元剤の量を決定するパラメータである。本発明によれば、燃圧が予め定められた圧力より高く、気筒内に噴射された還元剤が筒内壁面に付着しやすい状態において、還元剤を噴射したときに気筒内に露出している壁面の面積が小さくなるように噴射時期を変更するので、筒内壁面に付着する還元剤の量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の内燃機関の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の予噴射・主噴射実行制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態の主噴射燃料量算出制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態の副噴射実行制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態の副噴射燃料量・実行時期算出制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
２ａ〜２ｄ…燃料噴射弁
１２…ＮＯX 触媒
１３…上流側温度センサ
１４…下流側温度センサ
３２…燃圧センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は触媒を備えた内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気筒内の混合気の空燃比が非常に大きいために混合気の空燃比が理論空燃比であるときよりも多量の酸素が排気ガス中に含まれている状態（以下、リーン状態）において、炭化水素（以下、ＨＣ）を触媒表面に吸着してＨＣの活性種を生成し、このＨＣの活性種と窒素酸化物（以下、ＮＯX ）とを反応させることにより内燃機関から排出されたＮＯX を浄化するＮＯX 選択還元触媒（以下、ＮＯX 触媒）が公知である。通常、リーン状態の排気ガス中にＨＣは殆ど含まれていない。このため、ＮＯX 触媒には浄化用のＨＣが供給される。
【０００３】
例えば、特開平８−２６１０５２号では気筒内に機関駆動用のＨＣを供給するための燃料噴射弁からＮＯX 浄化用のＨＣを機関の膨張行程または排気行程において気筒内に噴射することにより、ＮＯX 触媒に浄化用ＨＣを供給している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、気筒内に噴射されたＮＯX 浄化用ＨＣの一部が気筒の内壁面に付着すると、付着したＨＣが気筒内に嵌挿されたピストンと気筒の内壁面との間を通ってピストン下方にある潤滑オイルに混入し、潤滑オイルの劣化を招く。特に、ＨＣが噴射されるときの噴射圧力が高いときには、ＨＣの到達可能距離が長くなるため、気筒の内壁面に付着するＮＯX 浄化用ＨＣの量が増大する。したがって本発明の目的は気筒の内壁面に付着する浄化用還元剤の量を低減することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、一番目の発明によれば、還元剤により排気ガスを浄化するために排気通路に配置された触媒と、該触媒に還元剤を供給するために予め定められた噴射時期に気筒内に還元剤を噴射する還元剤噴射手段とを具備する内燃機関の噴射制御装置において、前記還元剤噴射手段により気筒内に還元剤を噴射する噴射圧力を検出する噴射圧力検出手段と、該噴射圧力検出手段により検出された噴射圧力が予め定められた圧力より高いとき、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射したときのピストンの位置が前記予め定められた噴射時期でのピストンの位置よりも膨張下死点でのピストンの位置に対して遠い位置となるように前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を変更する噴射時期変更手段とを具備する。
【０００６】
上記課題を解決するために、二番目の発明によれば、一番目の発明において、前記噴射時期変更手段は、前記噴射圧力手段により検出された噴射圧力が前記予め定められた圧力よりも高いとき、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を早めた場合に該還元剤噴射手段から還元剤を噴射したときのピストンの位置が前記予め定められた噴射時期でのピストンの位置よりも膨張下死点でのピストンの位置に対して遠い位置となるときには前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を前記予め定められた噴射時期よりも早め、一方、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を早めた場合に該還元剤噴射手段から還元剤を噴射したときのピストンの位置が前記予め定められた噴射時期でのピストンの位置よりも膨張下死点でのピストンの位置に対して近い位置となるときには前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を前記予め定められた噴射時期よりも遅らせる。
【０００７】
上記課題を解決するために、三番目の発明によれば、還元剤により排気ガスを浄化するために排気通路に配置された触媒と、該触媒に還元剤を供給するために予め定められた噴射時期に気筒内に還元剤を噴射する還元剤噴射手段とを具備する内燃機関の噴射制御装置において、前記還元剤噴射手段により気筒内に還元剤を噴射する噴射圧力を検出する噴射圧力検出手段と、該噴射圧力検出手段により検出された噴射圧力が予め定められた圧力より高いとき、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を前記予め定められた噴射時期よりも早める噴射時期変更手段とを具備する。
上記課題を解決するために、四番目の発明によれば、一または三番目の発明において、前記予め定められた噴射時期が機関の膨張行程または排気行程にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の内燃機関の構成を示す図である。図１において、１は機関本体、♯１、♯２、♯３および♯４はそれぞれ機関本体１内に形成された第一気筒、第二気筒、第三気筒および第四気筒、２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄはそれぞれ対応する気筒♯１〜♯４内に機関駆動用燃料および排気ガス浄化用燃料を供給するための第一燃料噴射弁、第二燃料噴射弁、第三燃料噴射弁および第四燃料噴射弁、３はインテークマニホルド４を介して機関本体１に接続された吸気通路である。インテークマニホルド４には各気筒♯１〜♯４に導入される吸入空気量を算出するために吸入空気圧を検出するための吸気圧センサ５が取り付けられる。なお、各気筒♯１〜♯４内にはこれら気筒内で摺動可能なピストン（図示せず）が挿入されている。また、本発明はディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンと呼ばれる大部分の機関運転において理論空燃比より非常に大きい空燃比で運転される内燃機関に適用される。
【０００９】
また、本実施形態の内燃機関はクランク角を検出するクランク角センサ６を具備する。クランク角センサ６により検出されたクランク角に基づいて機関回転数が算出される。さらに本実施形態の内燃機関はアクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出するアクセル踏込量センサ１９を具備する。各燃料噴射弁２ａ〜２ｄはこれら燃料噴射弁２ａ〜２ｄに共通の燃料分配手段、すなわちコモンレール３０に接続される。コモンレール３０はポンプＰを介して燃料タンク３１に接続される。コモンレール３０内にはポンプＰにより予め定められた圧力に加圧された燃料が蓄積される。また、コモンレール３０にはコモンレール３０内の燃料の圧力を検出するための圧力検出手段として燃圧センサ３２が取り付けられる。
【００１０】
第一気筒♯１、第二気筒♯２、第三気筒♯３および第四気筒♯４にはそれぞれ対応して第一排気枝管７ａ、第二排気枝管７ｂ、第三排気枝管７ｃおよび第四排気枝管７ｄが接続される。第一排気枝管７ａと第二排気枝管７ｂと第四排気枝管７ｄとは機関本体１の下流側の上流側合流部８において合流せしめられ、集合管９に接続される。集合管９と第三排気枝管７ｃとは上流側合流部８のさらに下流側の下流側合流部１０において互いに略平行な方向に排気ガスを排出するように合流せしめられる。このように排気系を構成することにより、集合管９から排出された排気ガスが第三排気枝管７ｃ内に流入することが抑制される。また、第三排気枝管７ｃから排出された排気ガスが集合管９内に流入することが抑制される。なお、本明細書において『上流』および『下流』とは排気ガスの流れに沿って用いる。
【００１１】
本実施形態の内燃機関は吸入される空気量を増大するために吸入空気を過給する過給機１１を具備する。過給機１１はインテークマニホルド４の上流側の吸気通路３内に配置された吸気側タービンホイール１１ａと、下流側合流部１０の下流側の排気通路２０内に配置された排気側タービンホイール１１ｂとを具備する。本実施形態では各気筒から排出された排気ガスが合流する位置に排気側タービンホイール１１ｂが配置されているため、排気側タービンホイール１１ｂを通過する排気ガス量が多く、過給機１１の過給効果を最大限に維持することができる。また、下流側合流部１０が排気側タービンホイール１１ｂの近傍に位置し、且つ、排気側タービンホイール１１ｂの慣性回転運動により排気ガスが下流側への排出されるため、集合管９から排出された排気ガスが第三排気ガス７ｃ内に流入することがさらに抑制され、また、第三排気枝管７ｃから排出された排気ガスが集合管９内に流入することがさらに抑制される。
【００１２】
吸気側タービンホイール１１ａと排気側タービンホイール１１ｂとは一つのシャフト１１ｃにより互いに連結される。排気側タービンホイール１１ｂはこの排気側タービンホイール１１ｂの回転面と平行な方向から排気ガスを受けて回転せしめられ、回転面に対して垂直な方向へ向けて排気ガスを排出する。一方、吸気側タービンホイール１１ａは排気側タービンホイール１１ｂの回転に伴い回転せしめられ、この吸気側タービンホイール１１ａの回転面に対して垂直な方向から空気を引き込み、回転面と平行な方向へ向けて吸入空気を送りだす。
【００１３】
排気側タービンホイール１１ｂの下流側の排気通路２０には内燃機関から排出される窒素酸化物（以下、ＮＯX ）を浄化するための排気浄化触媒１２が配置される。本実施形態の排気浄化触媒１２は、気筒内の混合気の空燃比が非常に大きいために混合気の空燃比が理論空燃比であるときよりも多量の酸素が排気ガス中に含まれている状態（以下、リーン状態）において、還元剤として炭化水素（以下、ＨＣ）を触媒表面に吸着してＨＣの活性種を生成し、このＨＣの活性種とＮＯX とを反応させることによりＮＯX を浄化するＮＯX 選択還元触媒（以下、ＮＯX 触媒）である。
【００１４】
ＮＯX 触媒１２の上流端部分にはこの上流端部分の温度を検出する上流側温度センサ１３が配置され、ＮＯX 触媒１２の下流端部分にはこの下流側部分の温度を検出する下流側温度センサ１４が配置される。
【００１５】
第四排気枝管７ｄには排気ガスを吸入空気中に導入するための排気循環管１５が接続される。排気循環管１５の他端はインテークマニホルド４に接続される。排気循環管１５には吸入空気中への排気ガスの導入の有無を制御するための排気循環弁１６が配置される。排気循環弁１６は三方弁１７を介して吸引ポンプ１８および大気に連通される。排気循環弁１６は機関運転状態に応じて開閉制御される。三方弁１７により排気循環弁１６と大気とが連通せしめられると排気循環弁１６内に大気圧がかかり排気循環弁１６は閉弁せしめられ、排気ガスは吸入空気中に導入されない。一方、三方弁１７により排気循環弁１６と吸引ポンプ１８とが連通せしめられると排気循環弁１６内に負圧がかかり排気循環弁１６が開弁せしめられ、排気ガスが吸入空気中に導入される。
【００１６】
気筒内におけるＮＯX 生成量は燃焼時の火炎伝播速度が速いほど多くなる。また、気筒内におけるＮＯX 生成量は燃焼時の燃焼温度が高いほど多くなる。一方、不活性ガスは燃焼時の火炎伝播速度を遅くする。したがって燃焼時の火炎伝播速度は吸入空気中の不活性ガス量が多いほど遅くなる。また、不活性ガスは燃焼時の熱を吸収する。したがって燃焼時の燃焼温度は吸入空気中の不活性ガス量が多いほど低くなる。このため、二酸化炭素や水分といった不活性ガスを含んだ排気ガスが吸入空気に導入されると、燃焼時の火炎伝播速度が遅くなり且つ燃焼時の燃焼温度が低く維持されるため、気筒内の燃焼に伴うＮＯX の生成が抑制される。
【００１７】
図１において制御装置（ＥＣＵ）４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１を介して相互に接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４２、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）４３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４４、Ｂ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）４５、入力ポート４６、出力ポート４７およびクロック発生器４８を具備する。吸気圧センサ５、上流側温度センサ１３、下流側温度センサ１４および燃圧センサ３２の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器４９を介して入力ポート４６に入力される。また、クランク角センサ６の出力電圧は直接入力ポート４６に入力される。さらにアクセル踏込量センサ１９の出力電圧は対応するＡＤ変換器４９を介して入力ポート４６に入力される。一方、出力ポート４７はそれぞれ対応する駆動回路５０を介して各燃料噴射弁２ａ〜２ｄおよび三方弁１７に接続される。
【００１８】
次に本発明の実施形態の内燃機関の作動について説明する。初めに各気筒♯１〜♯４の圧縮行程の予め定められたクランク角度においてコモンレール３０内の燃圧が燃圧センサ３２により検出される。次に各気筒♯１〜♯４の圧縮上死点の直前において予噴射が実行され、各燃料噴射弁２ａ〜２ｄから予め定められた量の燃料が噴射される。予噴射は気筒内におけるＮＯX 生成量の低減および気筒において生じる騒音の低減のために実行される噴射である。
【００１９】
次に予噴射により供給された燃料が気筒内において着火した後の圧縮上死点付近の予め定められたクランク角度において主噴射が実行される。主噴射は機関を駆動するための燃料を供給するために実行される噴射である。主噴射により各燃料噴射弁２ａ〜２ｄから噴射すべき主噴射燃料量はアクセル踏込量センサ１９により検出されたアクセルペダル踏込量に基づいて決定され、アクセルペダル踏込量が大きくなるほど主噴射により噴射すべき燃料量は多くなる。
【００２０】
なお、予噴射および主噴射により各燃料噴射弁２ａ〜２ｄから噴射すべき予噴射燃料量および主噴射燃料量を供給するために各燃料噴射弁２ａ〜２ｄを開弁する開弁時間はコモンレール３０内の燃圧に基づいて決定され、燃圧が高いほど開弁時間は短くなる。また、各気筒における予噴射および主噴射は第一気筒♯１、第三気筒♯３、第四気筒♯４、第二気筒♯２の順で実行される。
【００２１】
さらに本実施形態では第三気筒♯３において主噴射が実行された後に該主噴射とは別個に副噴射を実行し、第三燃料噴射弁２ｃから第三気筒♯３内に燃料、すなわちＨＣを噴射する。このＨＣは排気ガスとともにＮＯX 触媒１２に到達せしめられる。
【００２２】
本実施形態では次のようにして副噴射を実行する時期を算出する。まず、上流側温度センサ１３の出力から推定した第三気筒♯３内の温度（以下、筒内温度）およびコモンレール３０内の燃圧に基づいて副噴射を実行する時期（以下、基本副噴射時期）を算出する。基本副噴射時期は熱分解されたＨＣを多く必要とするときには筒内温度がより高い時期に設定され、また、燃圧がＨＣを良好に噴射するのに必要な予め定められた下限圧力より高い時期に設定される。なお、通常、基本副噴射時期は機関の膨張行程または排気行程にある。
【００２３】
次に、燃圧センサ５により検出されたコモンレール３０内の燃圧が予め定められた上限圧力より低いときには基本副噴射時期を副噴射を実行する時期とする。ここで予め定められた上限圧力は上記予め定められた下限圧力より高く、ＨＣが予め定められた上限圧力より高い噴射圧力で噴射されると、ＨＣが気筒内で気化するまえに筒内壁面に付着してしまうような圧力である。一方、燃圧が予め定められた上限圧力より高く且つ基本副噴射時期と膨張下死点とのクランク角度の差が基本副噴射時期を予め定められたクランク角度だけ早めた副噴射時期（以下、早進副噴射時期）と膨張下死点とのクランク角度の差より小さいときには早進副噴射時期を副噴射を実行する時期とする。さらに燃圧が予め定められた圧力より高く且つ基本副噴射時期と膨張下死点とのクランク角度の差が早進副噴射時期と膨張下死点とのクランク角度の差より大きいときには基本副噴射時期を予め定められたクランク角度だけ遅らせた副噴射時期（以下、遅進副噴射時期）を副噴射を実行する時期とする。これによれば、基本副噴射時期を早めたまたは遅らせた副噴射時期（以下、変更副噴射時期）におけるピストンの位置は常に基本副噴射時期におけるピストンの位置に比べて高い位置、すなわち圧縮上死点側にある。このため、変更副噴射時期において気筒内に露出している筒内壁面の面積が基本副噴射時期において気筒内に露出している筒内壁面の面積より狭く維持される。これにより筒内壁面に付着するＨＣの量が低減される。また、機関の膨張行程または排気行程では時期が早いほど筒内温度が高い。したがって基本副噴射時期を早めた場合、副噴射により気筒内に噴射したＨＣがより高温の雰囲気にさらされる。このため、ＨＣは気筒の内壁面に付着するまえに気化して排気ガスとともに気筒から排出されることとなり、浄化用ＨＣが筒内壁面に付着することが防止される。
【００２４】
また、上述したように、ＮＯX 触媒１２に供給されたＨＣは触媒表面に吸着して活性種とされ、ＮＯX を浄化する。したがってＨＣによりＮＯX を浄化するには或る時間を要する。すなわち、ＮＯX を浄化するためにはＨＣおよびＮＯX が上記或る時間だけＮＯX 触媒１２内に留まっている必要がある。ＨＣおよびＮＯX がＮＯX 触媒１２内に留まっている時間（以下、滞留時間）は単位時間当たりにＮＯX 触媒１２を通過する排気ガス量（以下、通過排気ガス量）により決まり、通過排気ガス量が多いほど滞留時間は短くなる。したがって第一実施形態では、ＮＯX 触媒１２に供給すべき燃料量は通過排気ガス量に基づいて算出され、通過排気ガス量が多いほどＮＯX 触媒１２内で浄化反応可能な燃料量は少なくなると判断してＮＯX 触媒１２に供給する燃料量を少なくする。
【００２５】
なお、ＮＯX 触媒１２に供給すべき燃料量を吸気圧センサ５およびクランク角センサ６の出力から推定した機関からのＮＯX 排出量に基づいて算出してもよい。また、副噴射により第三燃料噴射弁２ｃから噴射すべき副噴射燃料量を供給するために第三燃料噴射弁２ｃを開弁する開弁時間はコモンレール３０内の燃圧に基づいて決定され、燃圧が高いほど開弁時間は短くなる。
【００２６】
次に図２のフローチャートを参照して本発明の実施形態に共通の予噴射・主噴射実行制御を説明する。なお、図２においてｎは気筒番号を示し、１、３、４、２の順で変化する。まず、ステップＳ１１０において現在のクランク角度ＣＡが第ｎ気筒において予噴射を実行すべき予め定められたクランク角度（以下、予噴射角度）ＰＣＡｐｎである（ＣＡ＝ＰＣＡｐｎ）か否かが判別される。ステップＳ１１０においてＣＡ＝ＰＣＡｐｎである判別されると、ステップＳ１１２に進んで予め定められた予噴射用開弁時間ｔｐｎだけ第ｎ気筒の燃料噴射弁を開弁し、ステップＳ１１４に進む。一方、ステップＳ１１０においてＣＡ≠ＰＣＡｐｎであると判別されると、ＣＡ＝ＰＣＡｐｎと判別されるまでステップＳ１１０が繰り返される。
【００２７】
ステップＳ１１４では現在のクランク角度ＣＡが第ｎ気筒において主噴射を実行すべき予め定められたクランク角度（以下、主噴射角度）ＰＣＡｍｎである（ＣＡ＝ＰＣＡｍｎ）か否かが判別される。ステップＳ１１４においてＣＡ＝ＰＣＡｍｎである判別されると、ステップＳ１１６に進んで予め定められた主噴射用開弁時間ｔｍｎだけ第ｎ気筒の燃料噴射弁を開弁し、処理を終了する。一方、ステップＳ１１４においてＣＡ≠ＰＣＡｍｎであると判別されると、ＣＡ＝ＰＣＡｍｎと判別されるまでステップＳ１１４が繰り返される。
【００２８】
次に図３のフローチャートを参照して本発明の実施形態に共通の主噴射燃料量算出制御を説明する。なお、図３においてｎは気筒番号を示し、１、３、４、２の順で変化する。まず、ステップＳ２１０においてアクセル踏込量センサ１９により検出されたアクセルペダル踏込量Ｄａが読み込まれ、ステップＳ２１２に進む。
ステップＳ２１２ではステップＳ２１０で読み込まれたアクセルペダル踏込量Ｄａに基づいて主噴射により第ｎ気筒内に供給すべき主噴射燃料量を燃料噴射弁から噴射するのに必要な燃料噴射弁の開弁時間ｔｍｐｎを算出し、ステップＳ２１４に進む。
ステップＳ２１４ではステップＳ２１２で算出した開弁時間ｔｍｐｎを主噴射用開弁時間ｔｍｎにセットし、処理を終了する。
【００２９】
次に図４のフローチャートを参照して本発明の実施形態に共通の副噴射実行制御を説明する。まず、ステップＳ３１０において現在のクランク角度ＣＡが第三気筒において副噴射を実行すべき予め定められたクランク角度（以下、副噴射角度）ＣＡｓ３である（ＣＡ＝ＣＡｓ３）か否かが判別される。ステップＳ３１０においてＣＡ＝ＣＡｓ３である判別されると、ステップＳ３１２に進んで予め定められた副噴射用開弁時間ｔｓ３だけ第三気筒の第三燃料噴射弁２ｃを開弁し、処理を終了する。一方、ステップＳ３１０においてＣＡ≠ＣＡｓ３であると判別されると、ＣＡ＝ＣＡｓ３と判別されるまでステップＳ３１０が繰り返される。
【００３０】
次に図５のフローチャートを参照して本実施形態の副噴射燃料量・実行時期算出制御を説明する。まず、ステップＳ５１０において上流側温度センサ１３により検出された上流側触媒温度ＴＵ、下流側温度センサ１４により検出された下流側触媒温度ＴＤ、吸気圧センサ５により検出された吸入空気圧Ｐｉ、クランク角度センサ６により検出されたクランク角度ＣＡおよび燃圧センサ３２により検出されたコモンレール３０内の燃圧Ｐｃを読み込み、ステップＳ５１２に進む。
【００３１】
ステップＳ５１２ではステップＳ５１０で読み込まれた吸入空気圧Ｐｉとクランク角度ＣＡとから単位時間当たりにＮＯX 触媒１２を通過する排気ガス量（以下、通過排気ガス量）ＱＥを算出し、ステップＳ５１４に進む。
ステップＳ５１４ではステップＳ４１２で算出された通過排気ガス量ＱＥとステップＳ５１０で読み込まれた燃圧Ｐｃとに基づいて副噴射により第三気筒♯３内に供給すべき副噴射燃料量を第三燃料噴射弁２ｃから噴射するのに必要な燃料噴射弁の開弁時間ｔｓｐ３と、ステップＳ５１０で読み込まれた上流側触媒温度ＴＵと下流側触媒温度ＴＤとに基づいて副噴射を実行すべきクランク角度（以下、基本副噴射角度）ＣＡｓｐ３とを算出し、ステップＳ４１６に進む。
【００３２】
ステップＳ５１６ではステップＳ５１０で読み込まれた燃圧Ｐｉが予め定められた圧力Ｐ０より低い（Ｐｉ＜Ｐｉ０）か否かが判別される。ステップＳ５１６においてＰｉ＜Ｐｉ０であると判別されると、ステップＳ５１８に進んでステップＳ５１４で算出された開弁時間ｔｓｐ３を予め定められた副噴射用開弁時間ｔｓ３にセットするとともにステップＳ５１４で算出された基本副噴射角度ＣＡｓｐ３を予め定められた副噴射角度ＣＡｓ３にセットし、処理を終了する。一方、ステップＳ５１６においてＰｉ≧Ｐｉ０であると判別されると、ステップＳ５２０に進んで基本副噴射角度ＣＡｓｐ３と膨張下死点とのクランク角度の差が早進副噴射角度ＣＡｓｐ３−αと膨張下死点とのクランク角度の差より小さい（｜ＣＡｓｐ３−１８０°｜＜｜１８０°−（ＣＡｓｐ３−α）｜）か否かが判別される。ステップＳ５２０において｜ＣＡｓｐ３−１８０°｜＜｜１８０°−（ＣＡｓｐ３−α）｜であると判別されると、ステップＳ５２２に進んでステップＳ５１４で算出された開弁時間ｔｓｐ３を予め定められた副噴射用開弁時間ｔｓ３にセットするとともにステップＳ５１４で算出された基本副噴射角度ＣＡｓｐ３から第一の補正係数α（α＞０）を引いた早進副噴射角度を予め定められた副噴射角度ＣＡｓ３にセットし、処理を終了する。一方、ステップＳ５２０において｜ＣＡｓｐ３−１８０°｜≧｜１８０°−（ＣＡｓｐ３−α）｜であると判別されると、ステップＳ５２４に進んでステップＳ５１４で算出された開弁時間ｔｓｐ３を予め定められた副噴射用開弁時間ｔｓ３にセットするとともにステップＳ５１４で算出された基本副噴射角度ＣＡｓｐ３に第二の補正係数β（β＞０）を加えた遅進副噴射角度を予め定められた副噴射角度ＣＡｓ３にセットし、処理を終了する。
【００３３】
なお、制御を簡単にするために、燃圧が予め定められた上限圧力より高く且つ基本副噴射時期が機関の膨張行程にあるときには早進副噴射時期を副噴射を実行する時期とし、燃圧が予め定められた上限圧力より高く且つ基本副噴射時期が機関の排気行程にあるときには遅進副噴射時期を副噴射を実行する時期としてもよい。この制御によっても第一実施形態と概ね同様の効果が得られる。また、さらに制御を簡単にするために、燃圧が予め定められた上限圧力より高いときには基本副噴射時期に係らず、早進副噴射時期を副噴射を実行する時期としてもよい。これによれば副噴射により噴射されたＨＣがさらされる筒内温度が高いために気筒内で気化するＨＣの量が多くなる。したがって簡単な制御により筒内壁面へ付着するＨＣの量を低減することができる。また、リーン状態において排気ガス中のＮＯX を吸蔵しておき、排気ガス中のＨＣ濃度がリーン状態のときよりも高くなったときに、吸蔵されていたＮＯX を放出してＨＣと反応させることによりＮＯX を浄化する触媒に本発明を適用することもできる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、噴射圧力が予め定められた圧力より高いとき、還元剤を噴射したときのピストンの位置が予め定められた噴射時期でのピストンの位置よりも膨張下死点でのピストンの位置に対して遠い位置となるように還元剤を噴射する時期が変更される。このように噴射時期を変更すれば、還元剤を噴射したときに気筒内に露出している壁面の面積が小さくなる。この気筒内に露出している壁面の面積は、筒内壁面に付着する還元剤の量を決定するパラメータである。本発明によれば、燃圧が予め定められた圧力より高く、気筒内に噴射された還元剤が筒内壁面に付着しやすい状態において、還元剤を噴射したときに気筒内に露出している壁面の面積が小さくなるように噴射時期を変更するので、筒内壁面に付着する還元剤の量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の内燃機関の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の予噴射・主噴射実行制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態の主噴射燃料量算出制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態の副噴射実行制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態の副噴射燃料量・実行時期算出制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
２ａ〜２ｄ…燃料噴射弁
１２…ＮＯX 触媒
１３…上流側温度センサ
１４…下流側温度センサ
３２…燃圧センサ
Claims (4)
- 還元剤により排気ガスを浄化するために排気通路に配置された触媒と、該触媒に還元剤を供給するために予め定められた噴射時期に気筒内に還元剤を噴射する還元剤噴射手段とを具備する内燃機関の噴射制御装置において、前記還元剤噴射手段により気筒内に還元剤を噴射する噴射圧力を検出する噴射圧力検出手段と、該噴射圧力検出手段により検出された噴射圧力が予め定められた圧力より高いとき、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射したときのピストンの位置が前記予め定められた噴射時期でのピストンの位置よりも膨張下死点でのピストンの位置に対して遠い位置となるように前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を変更する噴射時期変更手段とを具備することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記噴射時期変更手段は、前記噴射圧力手段により検出された噴射圧力が前記予め定められた圧力よりも高いとき、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を早めた場合に該還元剤噴射手段から還元剤を噴射したときのピストンの位置が前記予め定められた噴射時期でのピストンの位置よりも膨張下死点でのピストンの位置に対して遠い位置となるときには前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を前記予め定められた噴射時期よりも早め、一方、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を早めた場合に該還元剤噴射手段から還元剤を噴射したときのピストンの位置が前記予め定められた噴射時期でのピストンの位置よりも膨張下死点でのピストンの位置に対して近い位置となるときには前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を前記予め定められた噴射時期よりも遅らせることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 還元剤により排気ガスを浄化するために排気通路に配置された触媒と、該触媒に還元剤を供給するために予め定められた噴射時期に気筒内に還元剤を噴射する還元剤噴射手段とを具備する内燃機関の噴射制御装置において、前記還元剤噴射手段により気筒内に還元剤を噴射する噴射圧力を検出する噴射圧力検出手段と、該噴射圧力検出手段により検出された噴射圧力が予め定められた圧力より高いとき、前記還元剤噴射手段から還元剤を噴射する時期を前記予め定められた噴射時期よりも早める噴射時期変更手段とを具備することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記予め定められた噴射時期が機関の膨張行程または排気行程にあることを特徴とする請求項１または３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
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