JP2001098975A

JP2001098975A - エンジンの制御装置、およびディーゼルエンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2001098975A
Application number: JP27697699A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Terasawa; 保幸寺沢; Tomomi Watanabe; 友巳渡辺; Tomoaki Saito; 智明齋藤; Akihide Takami; 明秀高見
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2001-04-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】Ｎｏｘトラップ材を備えたエンジンの排気浄化
装置において、エンジン運転性能への悪影響を極力抑え
つつＮｏｘトラップ材のリフレッシュを支障なく行う。【解決手段】ＮＯｘトラップ量が設定値よりも大きい場
合には、次に加速要求度合いを判定し、加速要求度合い
が強い場合には、フラグＦ１を２に設定する（ＳＡ
７）。現在ＥＧＲ制御遅れが存在するか否かを判定する
（ＳＡ８）。リフレッシュ期間内であれば、基本燃料噴
射量Ｑbaseに対し燃料を増量補正する。この場合、現状
の吸入吸気量に対して総燃料噴射量Ｑｒを理論空燃比を
達成するように設定する。加速要求が強い場合には圧縮
行程上死点付近で噴射する主噴射Ｑｒと吸気行程から圧
縮行程前半の期間で噴射するプレ副噴射Ｑｒ２の噴射量
をそれぞれ設定する（ＳＡ１７）。この加速要求に対応
して実行されるＥＧＲ制御の制御遅れかかわらず、適正
なＮＯｘ対策を達成するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの制御装
置およびディーゼルエンジンの制御装置に関し、特に、
エンジンのエミッション性能を改善するための制御に関
する。

【０００２】

【発明の背景技術】内燃機関の排気を浄化するための触
媒として排気中のＨＣ、ＣＯおよびＮｏｘを同時に対策
できるいわゆる三元触媒が知られている。ガソリンエン
ジンにおいては、エミッション性能を改善するために、
この三元触媒を使用するととも、極力理論空論比付近で
の運転を行うように制御が行われている。しかしなが
ら、ディーゼルエンジンにおいては、通常理論空燃比よ
りもかなり希薄な状態（例えば空燃比（Ａ／Ｆ）≧１
８）程度で、運転される。このため上記の３元触媒を使
用することができず、上記燃料が希薄な運転状態では、
酸素濃度が相対的に高くなるため、Ｎｏｘの発生が問題
となる。

【０００３】Ｎｏｘの排出を対策するために、Ｎｏｘト
ラップ材を使用する技術が提案されている。Ｎｏｘトラ
ップ材は、排気中の酸素濃度が所定値（例えば４％）以
上の酸素過剰雰囲気下において、Ｎｏｘを吸収し、酸素
濃度が低下すると、吸収したＮｏｘを放出する性質を有
する。しかしながら、このＮｏｘトラップ材は、Ｎｏｘ
の吸着量が増えると、吸着性能が低下するため、リフレ
ッシュを適宜行う必要がある。例えば、特開平６−２１
２９６１号公報では、ディーゼルエンジンの排気浄化装
置において、リフレッシュを行う必要のあるときに、排
気中に還元材として未燃燃料（軽油）を供給して、その
還元剤ににより酸素を消費させることによって排気中の
酸素濃度を低下させるようになっている。言い換えると
この公報に開示された技術では、通常の燃料噴射に加え
て、膨張行程中期から排気行程にかけて僅かに燃料を噴
射し、この燃料を燃焼室内の考案の既燃焼ガスによって
活性化させて強い還元性を発揮させ、これによって、Ｎ
ｏｘトラップ材からのＮｏｘの放出を促進し、その放出
Ｎｏｘを還元することにより排気を浄化するようになっ
ている。

【０００４】また、エンジン燃焼に伴うＮｏｘの生成自
体を抑制するための対策として、エンジンの吸排気系を
互いに連通する排気還流通路を設け、この排気還流通路
により排気の一部を燃焼室に還流させて、該燃焼室にお
ける燃焼ガス温度のピーク値を下げることが一般的に行
われている。すなわち、Ｎｏｘ対策として、ＥＧＲを利
用してエンジンの燃焼温度の上昇を制限し、Ｎｏｘの生
成を抑えるようにすることも知られている。しかし、こ
のように排気を還流させるものおいて、前記公報に記載
されるように、Ｎｏｘ対策として、膨張行程中期から排
気行程にかけての燃料噴射を行うと、その噴射にかかる
燃料が未燃状態のまま燃焼室に還流されることによって
さまざまな不都合が生じる。

【０００５】このような未燃焼成分の還流に基づく不具
合を解消するために、例えば、特開平８−２０００４５
号公報には、ガソリンエンジンの排気浄化装置におい
て、特に排気の還流量が多くなるようなエンジンの低中
負荷運転域において、Ｎｏｘトラップ材のリフレッシュ
のための燃料噴射を行うときに排気還流通路を閉鎖する
ことによって、多量の未燃焼燃料が還流することを防止
するようにしている。さらに、特開平７−２７９７１８
号公報には、ディーゼルエンジンの排気浄化装置におい
て、Ｎｏｘトラップ材のリフレッシュのために燃焼室の
平均空燃比を一定期間ごとに濃厚状態になるように切り
換え、その際、燃焼室への吸入空気量を減少し、かつそ
の減少分のエンジン出力低下を補完できる燃料噴射量の
増量を行うようにしている。すなわち、Ｎｏｘトラップ
材のリフレッシュのための空気量制限に伴う出力低下に
よるエンジン出力変動を、見返りの燃料噴射量増量によ
って防止するようにしている。

【０００６】このような各種の、Ｎｏｘトラップ材のリ
フレッシュ制御において、特開平６−２１２９６１号お
よび特開平８−２０００４５号公報に開示されたもので
は、気筒の膨張行程中期以降で燃料噴射が行われるた
め、その噴射燃料の大部分は未燃焼状態で排出されるこ
とになる。したがって、燃費の悪化が顕著となる。ま
た、特開平７−２７９７１８号公報に記載された制御で
は、燃料が一時的にほぼ理論空燃比で運転されるため、
その運転状態でスモークが大量に発生するという問題が
生じる。本発明は上記のような問題に鑑みて構成された
もので、Ｎｏｘの発生を有効に低下することができるエ
ンジンの制御装置、およびディーゼルエンジンの制御装
置を提供することを目的とする。取り分け、Ｎｏｘトラ
ップ材を備えたエンジンの排気浄化装置において、エン
ジン制御あるいはエンジン運転性能への悪影響を極力抑
えつつＮｏｘトラップ材のリフレッシュを支障なく行う
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、本発明のエンジンの制御装置は、エンジン
の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路に配
置され、排気中の酸素濃度が比較的高いとき排気中のＮ
ｏｘを吸収し、前記酸素濃度が低下したときＮｏｘを放
出するＮｏｘトラップ材と、Ｎｏｘトラップ材に吸収さ
れたＮｏｘを放出させるために、燃料噴射量を増量する
補正手段と、空燃比が所定値に収束するようにＥＧＲ量
を制御するＥＧＲ制御手段とを備え、前記補正手段は、
エンジンの加速初期において、理論空燃比を目標値とし
て前記燃料噴射量の増量を行うようになっている。上記
したように、ＥＧＲ制御を行うと、燃焼が緩慢になるの
で、Ｎｏｘの生成を抑制することができる。また、燃料
増量噴射を行うことによって、過剰酸素量が低下し、Ｎ
ｏｘトラップ材からのＮｏｘの放出が生じやすい環境が
生じるとともに、還元性のある燃料の炭化水素によるＮ
ｏｘトラップ材からのＮｏｘとの結合が促進される。こ
の結果、Ｎｏｘトラップ材のリフレッシュ効果を有効に
得ることができる。

【０００８】本発明ではこのことに着目して、ＥＧＲ制
御と燃料増量とを組合せて、Ｎｏｘトラップ材のリフレ
ッシュを行うようにしている。本発明では、とくに加速
初期において、ＥＧＲ制御とＮｏｘトラップ材のリフレ
ッシュのための燃料増量噴射とを組合せるようにしてい
る。加速段階では、燃料量が相対的に増加するので、過
剰酸素量が低下する。この状況では、Ｎｏｘトラップ材
からＮｏｘが放出される傾向になる。したがって、ＥＧ
ＲガスによってＮｏｘトラップ材のリフレッシュを効果
的に行うことができる。なお、本発明におけるＥＧＲ制
御には、可変バルブ機構を用いて達成されるいわゆる内
部ＥＧＲの概念も含まれる。加速状態においては、燃料
増加が行われるが、これによって、過剰酸素量が低下す
ることによってＮｏｘトラップ材はＮｏｘを放出する環
境が整う。本発明ではこれに合わせて、Ｎｏｘトラップ
材のリフレッシュに伴って放出されるＮｏｘを適正に処
理するために、燃料増量およびＥＧＲ制御を行い、Ｎｏ
ｘの無公害化を達成している。本発明の好ましい態様で
は、前記補正手段による燃料増量補正は、加速時におけ
るＥＧＲ制御の制御遅れに対応して行われる。

【０００９】この理由は、以下の通りである。一般的に
ＥＧＲ制御は、燃料増量制御に対して時間的に遅れが生
じる傾向にある。すなわち、ＥＧＲ制御においては、エ
ンジン内にＥＧＲガスを導入するためにＥＧＲ弁を開く
ことによって行われるが、実際にＥＧＲガスがエンジン
内に導入されるのは、ＥＧＲ弁が開かれた後、排気系の
圧力と吸気系との圧力差によって導入される。一方、燃
料噴射は、燃料噴射弁が開かれると同時に燃料がエンジ
ンに導入される。すなわち、ＥＧＲ制御と燃料噴射制御
との間で応答性の面で大きな差がある。したがって、Ｅ
ＧＲ制御の制御遅れを見込んで制御することは、本発明
にかかるＮｏｘトラップ材のリフレッシュ効果を有効に
発揮させるために重要である。さらに好ましくは、前記
ＥＧＲ制御は、目標空燃比を達成するために必要な新規
導入空気量と実際の新規導入空気量との差に基づいて行
われるフィードバック制御である。

【００１０】また別の態様では、前記補正手段による燃
料増量補正は、加速要求度合に応じて行われるようにな
っている。加速要求の度合は、例えばアクセル開度変化
にによって把握することができる。例えば、アクセル開
度が全開である場合には、急加速であり、加速要求度合
いは高い。しかし、アクセル開度を一杯に踏み込まない
ような通常の加速状態は緩加速とされる。本発明の別の
特徴によればエンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴
射弁と、排気通路に配置され、排気中の酸素濃度が比較
的高いとき排気中のＮｏｘを吸収し、前記酸素濃度が低
下したときＮｏｘを放出するＮｏｘトラップ材と、

【００１１】Ｎｏｘトラップ材に吸収されたＮｏｘを放
出させるために、燃料噴射量を増量する補正手段と、を
備えたディーゼルエンジンの制御装置において、加速要
求度合が大きい加速状態では、燃料を圧縮行程上死点付
近で噴射する主噴射と、吸気行程から圧縮行程前半の期
間で噴射する副噴射とにより燃料を供給することを特徴
とするディーゼルエンジンの制御装置が提供される。こ
のように分割噴射によって、エンジン制御することによ
り、主噴射と後行程噴射とで行われる低負荷運転の状態
から、加速が継続して高負荷となった場合において、前
行程噴射と主噴射との噴射形態に切り替わる際における
エンジンのトルクショックを軽減することができる。こ
の場合、好ましくは、加速要求度合の比較的小さい加速
状態では、前記主噴射または主噴射と膨張行程から排気
行程までの間に行われる後行程噴射とによって燃料供給
を行うようになっている。加速状態では相対的に燃料量
が増大するためスモークが発生し易い状況となるが、主
噴射のみあるいはこれと後行程噴射との組合せによって
のみ燃料噴射をおこなうこととすれば、混合気が過度に
濃化することが防止されるため、それぞれの噴射量を適
正に設定することによりスモークの発生の問題を解消す
ることができる。

【００１２】また、本発明の別の特徴によれば、エンジ
ンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路に
配置され、排気中の酸素濃度が比較的高いとき排気中の
Ｎｏｘを吸収し、前記酸素濃度が低下したときＮｏｘを
放出するＮｏｘトラップ材と、Ｎｏｘトラップ材に吸収
されたＮｏｘを放出させるために、燃料噴射量を増量す
る補正手段と、を備えたディーゼルエンジンの制御装置
において、加速要求度合の大きい加速状態においては、
加速期間全体にわたって前記補正手段による燃料増量を
行わないように増量を制限する制限手段を備えたことを
特徴とするディーゼルエンジンの制御装置が提供され
る。この本発明の態様においても、有効にスモークの発
生を抑制しつつ、Ｎｏｘトラップ材のリフレッシュを達
成することができる。つまり、スモークが発生しやすい
加速期間中に、補正手段による燃料増量を抑制すること
で、スモークの発生を抑制できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は本発明の実
施形態１に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置Ａの
全体構成を示し、１は車両に搭載された多気筒ディーゼ
ルエンジンである。このエンジン１は複数の気筒２，
２，…（１つのみ図示する）を有し、その各気筒２内に
往復動可能にピストン３が嵌挿されていて、このピスト
ン３によって各気筒２内に燃焼室４が区画されている。
また、燃焼室４の上面の略中央部には、インジェクタ
（燃料噴射弁）５が先端部の噴孔を燃焼室４に臨ませて
配設され、各気筒毎の所定の噴射タイミングで開閉作動
されて、燃焼室４に燃料を直接噴射するようになってい
る。前記各インジェクタ５は高圧の燃料を蓄える共通の
コモンレール（蓄圧室）６に接続されていて、そのコモ
ンレール６には、内部の燃圧（コモンレール圧）を検出
する圧力センサ６ａが配設されているとともに、クラン
ク軸７により駆動される高圧供給ポンプ８が接続されて
いる。この高圧供給ポンプ８は、圧力センサ６ａにより
検出されるコモンレール６内の燃圧が所定値以上（例え
ば、アイドル運転時に約２０ＭＰａ、それ以外の運転状
態では５０ＭＰａ以上）に保持されるように作動する。
また、クランク軸７の回転角度を検出するクランク角セ
ンサ９が設けられており、このクランク角センサ９は、
クランク軸７の端部に設けた被検出用プレート（図示せ
ず）と、その外周に相対向するように配置され電磁ピッ
クアップとからなり、その電磁ピックアップが被検出用
プレートの外周部全周に所定角度おきに形成された突起
部の通過に対応してパルス信号を出力するようになって
いる。

【００１４】また、１０はエンジン１の燃焼室４に対し
図外のエアクリーナで濾過した吸気（空気）を供給する
吸気通路であり、この吸気通路１０の下流端部は、図示
しないがサージタンクを介して気筒毎に分岐して、それ
ぞれ吸気ポートにより各気筒２の燃焼室４に接続されて
いる。また、サージタンク内で各気筒２に供給される過
給圧力を検出する吸気圧センサ１０ａが設けられてい
る。前記吸気通路１０には上流側から下流側に向かって
順に、エンジン１に吸入される吸気流量を検出するホッ
トフィルム式エアフローセンサ１１と、後述のタービン
２１により駆動されて吸気を圧縮するブロワ１２と、こ
のブロワ１２により圧縮した吸気を冷却するインターク
ーラ１３と、吸気通路１０の断面積を絞る吸気絞り弁
（吸気量調節手段）１４とがそれぞれ設けられている。
この吸気絞り弁１４は、全閉状態でも吸気が流通可能な
ように切り欠きが設けられたバタフライパルプからな
り、後述のＥＧＲ弁２４と同様、ダイヤフラム１５に作
用する負圧の大きさが負圧制御用の電磁弁１６により調
節されることで、弁の開度が制御されるようになってい
る。また、前記吸気絞り弁１４の開度を検出する図示し
ないセンサが設けられている。

【００１５】また、２０は各気筒２の燃焼室４から排気
を排出する排気通路で、この排気通路２０の上流端部は
分岐してそれぞれ図示しない排気ポートにより各気筒２
の燃焼室４に接続されている。この排気通路２０には、
上流側から下流側に向かって順に、排気中の酸素濃度を
検出するＯ₂ センサ１７と、排気流により回転されるタ
ービン２１と、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＣＯ及びＮｏｘ並
びにパティキュレートを浄化可能な触媒コンバータ２２
とが配設されている。前記Ｏ₂ センサ１７は、排気中の
酸素濃度に基づき空燃比を検出するために用いられるも
ので、排気中の酸素濃度が略零になっているとき、即ち
空燃比が略理論空燃比のときを境に出力が急変する特性
を有する。また、前記触媒コンバータ２２は、軸方向
（排気の流れ方向）に沿って互いに平行に延びる多数の
貫通孔を有するハニカム構造のコージェライト製担体
（図示せず）の各貫通孔壁面に２層の触媒層を形成した
もので、排気中の酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気でＮｏ
ｘを吸収する一方、酸素濃度が前記酸素過剰雰囲気に比
べて低い状態、すなわちリッチ状態で吸収されているＮ
ｏｘを放出するとともに、窒素と化合している酸素と炭
化水素を結合させて還元し、Ｎｏｘを分解して無害化す
る特性を有する。すなわち、Ｎｏｘの還元浄化作用を有
するものである。

【００１６】言い換えると、前記触媒コンバータ２２
は、空燃比が略理論空燃比付近又はそれよりも小さい状
態、つまり、排気ガス中の０２濃度が１パーセント以
下、すなわち混合気のリッチ状態のときにＮｏｘを放出
する一方、空燃比がそれよりも大きなリーン状態でＮｏ
ｘを吸収するＮｏｘトラップ材からなるものであり、具
体的には、担体の壁表面に、白金ＰｔとＮｏｘトラップ
材であるバリウムＢａ等のアルカリ土類金属、アルカリ
金属又は希土類金属のうち少なくとも一種とを担持した
アルミナやセリアが担持された内側触媒層と、白金Ｐｔ
等の貴金属を担持したゼオライトが担持された外側触媒
層とを形成した２層コートタイプのものが用いられる。
尚、触媒の構成は前記のものに限らず、排気の空燃比が
略理論空燃比付近であるか又は理論空燃比よりも小さい
リッチ状態においてＮｏｘを還元浄化できる触媒材料
と、Ｎｏｘトラップ材とを有するものであればよい。前
記タービン２１及びブロワ１２からなるターボ過給機２
５は、図２に示すように、タービン２１を収容するター
ビン室２１ａに該タービン２１ａの全周を囲むように複
数のフラップ２１ｂ、２１ｂ、…が設けられ、その各フ
ラップ２１ｂが排気流路のノズル断面積（Ａ）を変化さ
せるように回動するＶＧＴ（バリアブルジオメトリータ
ーボ）である。このＶＧＴの場合、同図（ａ）に示すよ
うに、フラップ２１ｂ、２１ｂ、…をタービン２１に対
し周方向に向くように位置付けてノズル断面積（Ａ）を
小さくすることで、排気流量の少ないエンジン１の低回
転域でも過給効率を高めることができる。一方、同図
（ｂ）に示すように、フラップ２１ｂ、２１ｂ、…をそ
の先端がタービン２１の中心に向くように位置付けて、
ノズル断面積（Ａ）を大きくすることで、排気流量の多
いエンジン１の高回転域でも過給効率を高めることがで
きる。

【００１７】前記排気通路２０は、タービン２１よりも
上流側の部位で、排気の一部を吸気側に還流させる排気
還流通路（以下ＥＧＲ通路という）２３の上流端に分岐
接続されている。このＥＧＲ通路２３の下流端は吸気絞
り弁１４よりも下流側の吸気通路１０に接続されてお
り、そのＥＧＲ通路２３の途中の下流端寄りには、開度
調節可能な負圧作動式の排気還流量調節弁（排気還流量
調節手段：以下ＥＧＲ弁という）２４が配置されてい
て、排気通路２０の排気の一部をＥＧＲ弁２４により流
量調節しながら吸気通路１０に還流させるようになって
いる。前記ＥＧＲ弁２４は、図３に示すように、弁箱を
仕切るダイヤフラム２４ａに弁棒２４ｂが固定され、こ
の弁棒２４ｂの両端にＥＧＲ通路２３の開度をリニアに
調節する弁本体２４ｃとリフトセンサ２６とが設けられ
ている。前記弁本体２４ｃはスプリング２４ｄによって
閉方向（図の下方）に付勢されている一方、弁箱の負圧
室（ダイヤフラム２４ａよりも上側の室）には負圧通路
２７が接続されている。この負圧通路２７は、負圧制御
用の電磁弁２８を介してバキュームポンプ（負圧源）２
９に接続されており、電磁弁２８が後述のＥＣＵ３５か
らの制御信号（電流）によって負圧通路２７を連通・遮
断することによって、負圧室のＥＧＲ弁駆動負圧が調節
され、それによって、弁本体２４ｃによりＥＧＲ通路２
８の開度がリニアに調節されるようになっている。尚、
前記ターボ過給機２５のフラップ２１ｂ、２１ｂ、…に
もＥＧＲ弁２４と同様にダイヤフラム３０が取り付けら
れていて、負圧制御用の電磁弁３１によりダイヤフラム
３０に作用する負圧が制御されることで、前記フラップ
２１ｂ、２１ｂ、…の作動量が調節されるようになって
いる。

【００１８】前記各インジェクタ５、高圧供給ポンプ
８、吸気絞り弁１４、ＥＧＲ弁２４、ターボ過給機２５
のフラップ２１ｂ、２１ｂ、…等はコントロールユニッ
ト（Engine Control Unit: 以下ＥＣＵという）３５か
らの制御信号によって作動するように構成されている。
一方、このＥＣＵ３５には、前記圧力センサ６ａからの
出力信号と、クランク角センサ９からの出力信号と、エ
アフローセンサ１１から出力信号と、Ｏ₂ センサ１７か
らの出力信号と、ＥＧＲ弁２４のリフトセンサ２６から
出力信号と、車両の運転者による図示しないアクセルペ
ダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度
センサ３２からの出力信号とが少なくとも入力されてい
る。そして、インジェクタ５の作動による燃料噴射制御
が行われて、燃料噴射量及び燃料噴射時期がエンジン１
の運転状態に応じて制御されるとともに、高圧供給ホン
プ８の作動によるコモンレール圧力、即ち燃量噴射圧の
制御が行われ、これに加えて、吸気絞り弁１４の作動に
よる吸入空気量の制御と、ＥＧＲ弁２４の作動による排
気還流量の制御と、ターボ過給機２５のフラップ２１
ｂ、２１ｂ、…の作動制御（ＶＧＴ制御）とが行われる
ようになっている。

【００１９】具体的に、前記ＥＣＵ３５には、エンジン
１の目標トルク及び回転数の変化に応じて実験的に決定
した最適な燃料噴射量Ｑを記録した燃料噴射量マップ
が、メモリ上に電子的に格納して備えられている。そし
て、通常は、アクセル開度センサ３２からの出力信号に
基づいて求めた目標トルクとクランク角センサ９からの
出力信号に基づいて求めたエンジン回転数とに基づい
て、前記燃料噴射量マップから基本燃料噴射量Ｑbaseが
読み込まれ、この基本燃料噴射量Ｑbaseと圧力センサ６
ａにより検出されたコモンレール圧力とに基づいて、各
インジェクタ５の励磁時間（開弁時間）が決定されるよ
うになっている。この基本的な燃料噴射制御によって、
エンジン１の目標トルクに対応する分量の燃料が供給さ
れ、エンジン１は燃焼室４における平均的空燃比がかな
りリーン（Ａ／Ｆ≧１８）な状態で運転される。

【００２０】図４は、本発明の実施形態１における燃料
噴射制御による燃料噴射形態を示す。そして、この実施
形態１の排気浄化装置Ａでは、触媒コンバータ２２のＮ
ｏｘトラップ材に吸収されているＮｏｘ吸収量が設定値
以上になって、Ｎｏｘ吸収性能の低下が予想されるとき
に、前記実施形態１と同様に燃焼室４の空燃比を略理論
空燃比付近に切替えるとともに、前記図４（ｂ）又は
（ｃ）に示すように、燃料を気筒の圧縮上死点近傍での
主噴射と、吸気行程初期から膨張行程前半までの間での
副噴射との２回に分割して噴射させるようにしている。

【００２１】（燃料噴射制御）以下に、前記ＥＣＵ３５
による燃料噴射制御の処理動作について具体的に図５及
び図６のフローチャート図に沿って説明する。この制御
は各気筒２毎に独立して吸気行程以前の所定クランク角
で実行されるものであるが、エンジン１が定常運転状態
にあるときには所定時間毎に実行するようにしてもよ
い。まず、スタート後のステップＳＡ１において、クラ
ンク角信号、Ｏ₂ センサ出力、エアフローセンサ出力、
アクセル開度等を読み込む。続くステップＳＡ２におい
て、アクセル開度から求めた目標トルクとクランク角信
号から求めたエンジン回転数とに基づいて、燃料噴射量
マップから基本燃料噴射量Ｑbaseを読み込む。ここで、
基本燃料噴射量Ｑbaseを読み込む燃料噴射量マップは、
例えば、図７に例示するように、アクセル開度及びエン
ジン回転数の変化に応じて実験的に決定した最適な燃料
噴射量Ｑを記録したものである。このマップにおいて、
基本燃料噴射量Ｑbaseは、アクセル開度が大きいほど、
またエンジン回転数が高いほど、多くなるように設定さ
れている。

【００２２】ステップＳＡ３では、Ｎｏｘトラップ材の
Ｎｏｘ吸収量を推定し、続くステップＳＡ４において、
その推定値（吸収量）を予め定めた設定値と比較して、
設定値以上でｙａｓならばステップＳＡ９に進む一方、
設定値よりも小さいｎｏならば、ステップＳＡ５に進
む。前記Ｎｏｘトラップ材のＮｏｘ吸収量の推定は、例
えば車両の走行距離とその間の燃料の総噴射量とを積算
し、その積算値に基づいて行うようにすればよい。或い
は、エンジン１の運転時間とその間の燃料の総噴射量と
を積算し、さらにエンジン１の運転状態に基づいてその
積算値を修正して、その積算値に基づいてＮｏｘ吸収量
を推定するようにしてもよい。また、より簡単にエンジ
ン１の運転時間の合計に基づいてＮｏｘ吸収量を推定す
ることも可能である。車両が加速状態にある場合には、
燃料の噴射量を増大する必要があるが、混合気が、リッ
チ化することによって、理論空燃比λ＝１近傍になる
と、燃焼状態が良好となり、Ｎｏｘの発生が懸念される
状態となる。ディーゼルエンジンにおいては、このよう
な運転状態になると、本例の構成では、燃焼を緩慢に
し、Ｎｏｘ発生を抑えるとともに、ＮＯｘトラップ材か
らＮＯｘを放出させ、ＥＧＲに含まれる炭化水素成分に
よって、ＮＯｘを還元し、無害化するＥＧＲを導入する
ようにしている。しかし、車両走行における乗員のアク
セル操作に基づく加速要求では、極めて高い応答性が求
められるのに対して、ＥＧＲ制御は、この加速要求に十
分に追随できるほど、応答性は高くない。すなわち、加
速要求に対するＥＧＲ制御の遅れが生じる。本例の制御
では、この加速要求に対応して実行されるＥＧＲ制御の
制御遅れかかわらず、適正なＮＯｘ対策を達成するよう
にしている。具体的には、本例では、この加速要求時に
おけるＥＧＲ制御の遅れがある状態では、これを補完す
る燃料増量を行う。この増量燃料によって、ＮＯｘトラ
ップ材から放出されたＮＯｘを燃料中に含まれる炭化水
素成分とが触媒作用によって還元して分解し、ＮＯｘを
無害化する。しかし、この増量燃料の導入時期および量
によっては、却って、スモークすなわちパーティキュレ
ートの排出の問題が発生するので注意を要する。

【００２３】本発明者らは、この増量燃料に起因するス
モークの問題は、エンジンの加速要求の度合により、燃
料導入タイミングおよび量を適切に行うことによってに
対処することができることを見いだした。この知見に基
づき、本例では、加速要求度合が大きい加速状態では、
燃料を圧縮行程上死点付近で噴射する主噴射と、吸気行
程から圧縮行程前半の期間で噴射する副噴射とにより燃
料を供給する。また、加速要求度合の比較的小さい加速
状態では、前記主噴射または主噴射と膨張行程から排気
行程までの間に行われる後行程噴射とによって燃料供給
を行うこととしている。。したがって、図５のフローチ
ャートにおいて、ＮＯｘトラップ材におけるＮＯｘトラ
ップ量が設定値よりも、大きい場合には、次に加速要求
度合いが大きいかどうかを判定する。図示の例では、加
速要求度合はアクセル開度αの変化度合Δαによって判
定している。アクセル開度変化Δαが所定値Δα１より
大きい場合には、加速要求度合が強いと判定する（ステ
ップＳＡ１）。また、アクセル開度変化Δαが所定値Δ
α１とこれよりも小さい所定ちΔα２との間にある場合
には比較的弱い加速要求があると判定する（ステップＳ
Ａ６）。そして、加速要求度合いが強いと判定した場合
には、フラグＦ１を２に設定する（ステップＳＡ７）。
このように、加速要求度合によって、区別するのは、上
記したように、別々の燃料噴射時期を設定するためであ
る。

【００２４】つぎに、コントロールユニットは、現在Ｅ
ＧＲ制御遅れが存在する状態であるかを判定する（ステ
ップＳＡ８）。この場合、ＥＧＲフィードバック制御値
を判定することにより遅れの有無を判断することができ
る。また、加速開始から、予め設定された所定時間内で
ある場合には、ＥＧＲ制御遅れがあると判定しても良
い。ＥＧＲに遅れがあれば、ステップＳＡ１５に進む。
また、上記のステップＳＡ４において、Ｎｏｘ吸収量が
設定値以上でｙｅｓならばステップＳＡ９に進んで、リ
フレッシュフラグＦ１をオンにする（Ｆ１＝１）。この
リフレッシュフラグＦ１は、排気の空燃比を略理論空燃
比付近のリッチ状態になるように制御して、Ｎｏｘトラ
ップ材から吸収しているＮｏｘを放出させるリフレッシ
ュ期間であることを示すものである。続いて、ステップ
ＳＡ１０において、前記リフレッシュ期間の経過を判定
するためのタイマ値Ｔ１をインクリメントし、続くステ
ップＳＡ１１では、このタイマ値Ｔ１が設定タイマ値Ｔ
１０以上か否かを判別する。この設定タイマ値Ｔ１０
は、排気の空燃比を略理論空燃比付近に制御したとき
に、Ｎｏｘトラップ材に吸収されているＮｏｘが略全部
放出されるのに要する時間に対応している。尚、前記設
定タイマ値Ｔ１０をエンジン１の運転状態、例えば連続
して空燃比リーン状態で運転されている時間やその間の
負荷状態等に応じて補正するようにしてもよい。

【００２５】前記ステップＳＡ１１において、タイマ値
Ｔ１が設定タイマ値Ｔ１０以上であるｙｅｓと判定され
れば、ステップＳＡ１２に進んで、フラグＦ１、タイマ
ーＴ１をリセットするとともに（ステップＳＡ１３）、
基本燃料噴射量Ｑbaseを主噴射量Ｑr1として設定する
（ステップＳＡ１４）。これに対し、タイマ値Ｔ１が設
定タイマ値Ｔ１０よりも小さいｎｏと判定されれば、即
ちリフレッシュ期間内であれば、ステップＳＡ１５に進
んで、基本燃料噴射量Ｑbaseに対し燃料を増量補正す
る。この場合、現状の吸入吸気量に対して総燃料噴射量
Ｑｒを理論空燃比を達成するように設定する。つまり、
排気ガス中の酸素濃度が、１％以下となるようにＱｒを
設定する。そして、本例では、図４に示すように分割噴
射を行うようになっており、フラグＦ１の値を判定して
（ステップＳＡ１６）、加速要求が強い場合には（Ｆ１
＝２）、圧縮行程上死点付近で噴射する主噴射Ｑｒと吸
気行程から圧縮行程前半の期間で噴射するプレ副噴射Ｑ
ｒ２の噴射量をそれぞれ設定する（ステップＳＡ１
７）。また、比較的加速要求が小さい場合には、主噴射
Ｑｒと膨張行程から排気行程までの間に行われるポスト
副噴射Ｑｒ１の噴射量をそれぞれ設定する（ステップＳ
Ａ１８）。この噴射量の決定に当たっては、例えばエア
フローセンサ出力から求められる吸入空気量に基づい
て、この吸入空気量に対して空燃比が略理論空燃比付近
において増量噴射によって、ＮＯｘトラップ効果が適正
に得られ、かつ、スモークの発生が極力に少なくなるよ
うな噴射量およびその配分比を設定する。この場合、前
記補正後燃料噴射量Ｑｒは、アクセル開度から求められ
るエンジン１の負荷状態に対応づけて予め実験的に設定
し、マップとしてＥＣＵ３５のメモリに電子的に格納し
ておくことができる。なお、ＳＡ１８において、運転状
態に応じて、図８に示すような高負荷状態の時には副噴
射をプレ噴射にしてもよい。ＥＧＲ制御に遅れがないと
認められる場合には、ＥＧＲ制御によって、ＮＯｘトラ
ップを行い、ＮＯｘのための燃料増量補正は行わない。

【００２６】その後、図６に示すステップＳＡ１９に進
む。具体的に、前記第１及び副噴射のタイミングはそれ
ぞれ前記図４に例示するようになっていて、主噴射のた
めのインジェクタ５の開弁時期はＢＴＤＣ５°ＣＡを基
準として、噴射量Ｑr1が多いほど進角され、反対に噴射
量Ｑr1が少ないほど遅角されるように設定されている。
つまり、主噴射は気筒の圧縮行程終期（圧縮上死点近
傍）で行われる通常のメイン噴射である。一方、副噴射
のためのインジェクタ５の開弁時期は、同図（ｂ）に示
す気筒の吸気行程初期から圧縮行程前半までのプレ噴射
期間（図例ではＢＴＤＣ３５０°ＣＡ〜ＢＴＤＣ９０°
ＣＡ）か、又は同図（ｃ）に示すような前記主噴射の完
了から膨張行程前半までのポスト噴射期間（図例では、
ＡＴＤＣ１５°ＣＡ〜ＡＴＤＣ２０°ＣＡ）のいずれか
一方に設定されており、かつ、エンジン負荷が高いほど
進角され、反対にエンジン負荷が低いほど遅角されるよ
うに設定されている。つまり、副噴射は、エンジン１が
高負荷運転状態にあれば、前記実施形態１の早期噴射と
同様にメイン噴射よりも早期に行われるプレ噴射とな
り、一方、エンジン１が低負荷運転状態にあれば、メイ
ン噴射の後で行われるポスト噴射となる。また、前記副
噴射量Ｑr2の主噴射量Ｑr1に対する場合は、エンジン１
の負荷状態及び回転数に基づいて予め実験的に定められ
てマップとしてメモリに記録されており、このマップか
ら読み込まれるようになっている。このマップにおい
て、前記副噴射がプレ噴射となる場合には、その噴射量
Ｑr2の主噴射量Ｑr1に対する割合は８〜２３％とされ、
その範囲でエンジン負荷が高いほど噴射割合が大きくな
るように設定されている。一方、前記副噴射がポスト噴
射となる場合には、その噴射量Ｑr2の主噴射量Ｑr1に対
する割合は３０〜５０％とされ、その範囲でエンジン負
荷が高いほど噴射割合が小さくなるように設定されてい
る。このように、Ｎｏｘトラップ材のＮｏｘ吸収量が設
定値以上になって、そのＮｏｘ吸収性能の低下が懸念さ
れるときには、排気の空燃比ガ略理論空燃比付近になる
ように燃料噴射量Ｑを増量補正して、Ｎｏｘトラップ材
をリフレッシュするとともに、燃料を主噴射と副噴射と
に２分割して噴射することで、スモークの生成を抑える
ようにしている。尚、燃料噴射回数は２回に限らず、第
１及び副噴射をさらに複数回に分割して行うようにして
もよい。また、前記主噴射の直前にいわゆるパイロット
噴射を行うようにしてもよい。

【００２７】エンジン１は加速運転状態にないと判定し
た場合には、ステップＳＡ１２に進み、リフレッシュフ
ラグＦ１をクリアして（Ｆ１＝０）、続くステップＳＡ
１３においてタイマ値Ｔ１をリセットする（Ｔ１＝
０）。そして、ステップＳＡ１４に進んで、前記ステッ
プＳＡ２で読み込んだ基本燃料噴射量Ｑbaseをそのまま
主噴射量Ｑr1として、図６のステップＳＡ２２に進む。
つまり、Ｎｏｘトラップ材のＮｏｘ吸収量が設定値より
も低い間は、エンジン１が加速運転状態でなければ燃料
噴射量は増量せず、通常のメイン噴射のみを行う。この
ことで、燃焼室４の空燃比がリーン状態にされ、エンジ
ン１の運転中に全体として燃費の向上が図られる。ま
た、エンジン１が加速運転状態であればエンジン１への
要求出力が高いので、空燃比が略理論空燃比付近になる
ように燃料噴射量を増量して、エンジン出力を高めると
ともに、Ｎｏｘトラップ材のリフレッシュを図るように
している。このことで、Ｎｏｘトラップ材のリフレッシ
ュ頻度を高めて、Ｎｏｘ吸収性能をより高く維持するこ
とができる。しかも、エンジンの運転状態が定常運転状
態から加速運転状態に移行するときに空燃比を切替える
ようにすれば、その空燃比の変更に伴うエンジン出力の
変動は予測されるものなので、乗車フィーリングを損う
こともない。

【００２８】前記図５の分割噴射の設定に基づき（ステ
ップＳＡ１７、ＳＡ１８）、図６のステップＳＡ２２で
は、プレ噴射の設定があるか否かを判別する。そして、
前記ステップＳＡ１７、１８において副噴射タイミング
がプレ噴射期間内に設定されていなければ、プレ噴射な
しｎｏと判定してステップＳＡ２２に進む一方、副噴射
タイミングがプレ噴射期間内に設定されていれば、プレ
噴射ありｙｅｓと判定して、ステップＳＡ１９に進む。
このステップＳＡ１９では、クランク角信号に基づいて
前記の設定されている噴射タイミング（プレ噴射タイミ
ング）になったか否かを判別し、そのプレ噴射タイミン
グになるまで待って（ステップＳＡ２０でｎｏ）、プレ
噴射タイミングになれば（ステップＳＡ２０でｙｅ
ｓ）、ステップＳＡ２１に進んで、プレ噴射を実行す
る。続いて、ステップＳＡ２３では、同様にクランク角
信号に基づいてメイン噴射（主噴射）の実行タイミング
になったか否か判別し、メイン噴射タイミングになるま
で待って（ステップＳＡ２３でｎｏ）、メイン噴射タイ
ミングになれば（ステップＳＡ２３でｙｅｓ）、ステッ
プＳＡ２３に進んで、メイン噴射を実行する。さらに、
ステップＳＡ２４〜ステップＳＡ２６の各ステップにお
いて、前記プレ噴射と同様にして、ポスト噴射の設定が
あるか否かを判別し、設定があれば、そのポスト噴射タ
イミングになったときにポスト噴射を実行して、しかる
後にリターンする。一方、前記図５のステップＳＡ１４
において基本燃料噴射量Ｑbaseをそのまま主噴射量Ｑr1
として設定した場合には、続いて前記ステップＳＡ２
２、ＳＡ２３でメイン噴射を実行した後、続くステップ
ＳＡ２４でポスト噴射なしｎｏと判定して、リターンす
る。

【００２９】この実施形態１では、前記図５に示すフロ
ーのステップＳＡ３、ＳＡ４により、Ｎｏｘトラップ材
におけるＮｏｘ吸収量が制定値以上になったことを判定
するＮｏｘ吸収状態判定手段３５ａが構成され、また、
ステップＳＡ５、ＳＡ６により、エンジン１が加速運転
状態にあることを判定する加速判定手段３５ｄが構成さ
れている。また、前記ステップＳＡ１６が、前記Ｎｏｘ
吸収状態判定手段３５ａによる判定時、又は前記加速判
定手段３５ｄによる判定時に、燃焼室４の空燃比を略理
論空燃比付近に制御する一方、それ以外のときには、空
燃比を略理論空燃比付近よりも大きなリーン状態になる
ように切替える空燃比制御手段３５ｂに対応している。
さらに、前記ステップＳＡ１７、ＳＡ１８と、図６に示
すフローのステップＳＡ１３〜ＳＡ２１により、空燃比
制御手段３５ｂによって燃焼室４の空燃比が略理論空燃
比付近に制御されて、排気がリッチ状態になるときに、
気筒の吸気行程初期から膨張行程前半までの範囲でイン
ジェクタ５から燃料を主噴射と副噴射との２回に分割し
て噴射させる一方、前記空燃比制御手段３５ｂによって
燃焼室４の空燃比がリーン状態にされるときには、主噴
射のみを行う燃料噴射制御手段３５ｃが構成されてい
る。特に、前記ステップＳＡ１７、ＳＡ１８は、副噴射
タイミングをエンジン１の負荷状態が高負荷側にあるほ
ど進角側に設定する噴射時期設定手段と、副噴射量Ｑr2
の主噴射量Ｑr1に対する割合を、エンジン１の負荷状態
が高負荷側にあるほど小さく設定する噴射割合設定手段
とに対応している。

【００３０】（ＥＧＲ制御）以下に、前記ＥＣＵ３５に
よるＥＧＲ制御の処理動作について具体的に図１０のフ
ローチャート図に沿って説明する。尚、この制御は所定
時間毎に実行される。まず、スタート後のステップＳＢ
１において、クランク角信号、エアフローセンサ出力、
アクセル開度等を読み込み、続くステップＳＢ２におい
て、アクセル開度とクランク角信号から求めたエンジン
回転数とに基づいて、マップから基本ＲＧＲ率ＥＧＲｂ
を読み込む。このマップは、図１１に例示するように、
アクセル開度及びエンジン回転数に対応する最適なＥＧ
Ｒ率を予め実験的に決定して、ＥＣＵ３５のメモリに電
子的に格納したものであり、基本ＥＧＲ率ＥＧＲｂはア
クセル開度が小さいほど大きくなるように、また、エン
ジン回転数が低いほど大きくなるように設定されてい
る。

【００３１】続いて、ステップＳＢ３では、前記ステッ
プＳＢ２と同様にアクセル開度とエンジン回転数とに基
づいて、マップから目標新規導入空気量ｑを読み込む。
ここで、新規導入空気量とは燃焼室４に吸入される吸気
のうち還流排気を除いたもので、エアフローセンサ１１
により計測される吸入空気量のことである。前記マップ
も前記基本ＥＧＲ率ＥＧＲｂのマップと同様にメモリに
格納されており、図１２に例示するように目標新規導入
空気量ｑはアクセル開度が大きいほど大きくなるよう
に、また、エンジン回転数が高いほど大きくなるように
設定されている。ここで、前記ＥＧＲ率は還流される排
気量（ＥＧＲ量）の全吸気量に対する割合をいう。ま
た、一般に、直噴式ディーゼルエンジンにおいては、排
気還流量を増やして燃焼室の空燃比を小さくするほどＮ
ｏｘの生成を抑制できるが、その半面、図１３に例示す
るように、空燃比があまり小さくなるとスモークの生成
量が急増するという特性がある。そこで、前記ステップ
ＳＢ２、ＳＢ３における基本ＥＧＲ率ＥＧＲｂ及び目標
新規導入空気量ｑは、いずれもエンジン１の燃焼室４の
空燃比がスモーク量の急増しない範囲でできるだけ小さ
な値になるように設定している。

【００３２】前記ステップＳＢ３に続いて、ステップＳ
Ｂ４では、上述の燃料噴射制御において設定したリフレ
ッシュフラグＦ１の値を判別し、フラグがオフになって
いれば（Ｆ１＝０）、リフレッシュ期間でないｎｏと判
定してステップＳＢ６に進む一方、フラグがオンになっ
ていれば（Ｆ１＝１または２）、リフレッシュ期間であ
るｙｅｓと判定して、ステップＳＢ５に進む。このステ
ップＳＢ５では、エンジン１の負荷状態に応じて前記基
本ＥＧＲ率ＥＧＲｂ及び目標新規導入空気量ｑをそれぞ
れ、燃焼室４の空燃比が小さく（リッチ側に）なるよう
に補正する。すなわち、エンジン負荷に対応するＥＧＲ
率補正ＥＧＲm をＥＧＲ補正マップから読み込み、この
ＥＧＲ率補正値ＥＧＲｍを前記ステップＳＢ２で読み込
んだ基本ＥＧＲ率ＥＧＲｂに加算する。また、エンジン
負荷に対応する新規導入空気量補正値ｑｍを新規導入空
気量補正マップから読み込み、この新規導入空気量補正
値ｑｍを前記ステップＳＢ３で読み込んだ目標新規導入
空気量ｑから減算する。前記ＥＧＲ補正マップ及び新規
導入空気量補正マップは、図示しないが、いずれもエン
ジン１の負荷状態に対応する補正値を実験的に設定した
ものであり、ＥＧＲ率補正値ＥＧＲm 及び新規導入空気
量補正値ｑm はいずれもエンジン負荷が高いほど小さく
なるように設定されている。尚、ＥＧＲ率補正ＥＧＲm
は、排気の還流量が多くなり過ぎて失火することのない
ように設定されている。

【００３３】続いて、ステップＳＢ６では、エアフロー
センサ出力から求められる実新規導入空気量から目標新
規導入空気量ｑを減算した新規導入空気量偏差に基づい
て、ＥＧＲ率フィードバック補正値ＥＧＲｆ／ｂを図１
４に例示するマップから読み込む。このマップにおい
て、ＥＧＲ率フィードバック補正値ＥＧＲｆ／ｂは、目
標新規導入空気量ｑが実新規導入空気量よりも多いとき
はその偏差が大きいほど小さくなるように、また、目標
新規導入空気量ｑが実新規導入空気量よりも少ないとき
はその偏差が大きいほど大きくなるように設定してい
る。但し、目標新規導入空気量ｑが実新規導入空気量に
近いところには不感帯がある。続いて、ステップＳＢ７
では、前記ステップＳＢ５で補正した基本ＥＧＲ率ＥＧ
ＲｂにステップＳＢ６で求めたＥＧＲ率フィードバック
補正値ＥＧＲｆ／ｂを加算して、目標ＥＧＲ率ＥＧＥｔ
を減算する。そして、続くステップＳＢ８において、そ
の目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔに対応する出力を負圧制御用の
電磁弁２８に出力して、ＥＧＲ弁２４を駆動し、しかる
後にリターンする。尚、前記ステップＳＢ６、ＳＢ７に
おけるフィードバック補正は行わないようにしてもよ
い。

【００３４】この場合、実ＥＧＲ率と、ＥＧＲフィード
バック制御補正値ＥＧＲｆ／ｂが所定値ＥＧＲｆ／ｂ０
よりも大きい場合には、ＥＧＲ制御に遅れがあると判断
する（ステップＳＢ９）。この場合には、ＥＧＲ制御遅
れが大として、上記図５および図６のステップＳＡ１５
−ＳＡ２６の制御を行う（ステップＳＢ１０）。このよ
うなＥＧＲ制御によれば、リフレッシュフラグＦ１がオ
ンになっていて、触媒コンバータ２２におけるＮｏｘト
ラップ材のリフレッシュを行う期間であれば、そうでな
いときよりもＥＧＲ率が増大するようにＥＧＲ弁２４の
開度が制御される。また、このことに伴う吸入空気量の
低下に対応するように目標新規導入空気量ｑが減少補正
される。このことで、各気筒毎の燃焼室４の空燃比が小
さく（リッチ側に）なるので、上述の燃料噴射制御にお
いて燃料噴射量をあまり増量しなくても、空燃比を略理
論空燃比付近に制御することができるようになる。ま
た、吸入空気量の減少によってエンジン出力が低下する
ので、燃料噴射量の増量によるエンジン出力の増大を相
殺でき、結果的にエンジン出力の変動を軽減できる。

【００３５】ＥＧＲ制御を行うと、燃焼室４へ排気を還
流させることで燃焼が適度に緩やかになり、燃焼に伴う
Ｎｏｘの生成を抑制できる上、還流される排気により燃
料の気化霧化及び空気との混合が促進されるので、その
ことにより燃焼性の向上によっても、スモークの生成を
抑制できる。なお、ＥＧＲ制御に遅れがある場合には、
この遅れがある間に図５に関連して説明したように、Ｅ
ＧＲ制御によるＮＯｘ対策効果を補完するために、燃料
の増量補正を行う。前記図１０のフローにおけるステッ
プＳＢ４、ＳＢ５の各ステップにより、燃焼室４の空燃
比を略理論空燃比付近に制御するときに、リーン状態に
なるように制御するときよりもＥＧＲ率が増大するよう
にＥＧＲ弁２４を制御する排気還流制御部３５ｅが構成
されている。尚、ＥＧＲ制御として、エンジン１の排気
通路２０にリニアＯ₂ センサを設け、このリニアＯ₂ セ
ンサにより検出される排気の空燃比が目標空燃比になる
ようにフィードバック制御するようにしてもよい。

【００３６】（吸気絞り弁制御）以下に、前記ＥＣＵ３
５による吸気絞り弁制御の処理動作について具体的に図
１５のフローチャート図に沿って説明する。尚、この制
御は所定時間毎に実行される。まず、スタート後のステ
ップＳＣ１において、クランク角信号、エアフローセン
サ出力、アクセル開度等を読み込み、続くステップＳＣ
２において、アクセル開度とクランク角信号から求めた
エンジン回転数とに基づいて、マップから基本吸気絞り
弁開度ＴＶｂを読み込む。前記マップは、図１６に例示
するように、アクセル開度及びエンジン回転数に応じ
て、エンジン１の運転領域を低負荷低回転領域（イ）と
それぞれ以外の高負荷ないし高回転の領域（ロ）とに２
分割したものであり、基本吸気絞り弁開度ＴＶｂは、前
記低負荷低回転領域（イ）で領域（ロ）に比べて相対的
に小さく設定されている。これは、本来、吸気負圧の小
さいエンジン１の低負荷低回転領域においても、吸気絞
り弁１４を閉じて負圧を大きくする（吸気圧力を下げ
る）ことにより、ＥＧＲ通路２４による排気の還流量を
十分に確保できるようにしたものである。

【００３７】続いて、ステップＳＣ３において、上述の
燃料噴射制御において設定したリフレッシュフラグＦ１
の値を判別し、フラグがオフになっていれば（Ｆ１＝
０）、リフレッシュ期間でないｎｏと判定して、前記基
本吸気絞り弁開度ＴＶｂをそのまま目標基本吸気絞り弁
開度ＴＶｂとして、ステップＳＣ５に進む一方、フラグ
がオンになっていれば、（Ｆ１＝１）、リフレッシュ期
間であるｙｅｓと判定して、ステップＳＣ４に進む。こ
のステップＳＣ４では、前記ステップＳＣ２で読み込ん
だ基本吸気絞り弁開度ＴＶｂから予め設定されている補
正値ＴＶm を減算して、目標吸気絞り弁開度ＴＶt を演
算する。そして、ステップＳＣ５において、その目標吸
気絞り弁開度ＴＶｔに対応する出力を負圧制御用の電磁
弁１６に出力して、吸気絞り弁１４を駆動し、しかる後
にリターンする。

【００３８】つまり、リフレッシュフラグＦ１がオンに
なっていて、触媒コンバータ２２におけるＮｏｘトラッ
プ材のリフレッシュを行う期間であれば、そうでないと
きよりも吸気絞り弁１４の開度を小さくさせて、新気の
吸入空気量を減少させるようにしている。また、そのこ
とによって吸気負圧が大きくなり、ＥＧＲ通路２４によ
り還流される排気量が増大するので、新気の吸入空気量
はさらに減少する。そして、この吸入空気量の減少によ
り上述のＥＧＲ制御と同様の作用が得られ、空燃比の切
替えに伴うエンジン出力の変動を軽減できる。前記図１
５のフローにおけるステップＳＣ３、ＳＣ４の各ステッ
プにより、燃焼室４の空燃比の略理論空燃比付近に制御
するときに、リーン状態になるように制御するときより
も吸入空気量が減少するように吸気絞り弁１４を制御す
る吸気量制御部３５ｆが構成されている。

【００３９】（ＶＧＴ制御）以下に、前記ＥＣＵ３５に
よるＶＧＴ制御の処理動作について具体的に図１７のフ
ローチャート図に沿って説明する。尚、この制御は所定
時間毎に実行される。まず、スタート後のステップＳＤ
１において、クランク角信号、吸気圧センサ出力、エア
フローセンサ出力、アクセル開度等を読み込み、続くス
テップＳＤ２において、アクセル開度とクランク角信号
から求めたエンジン回転数とに基づいて、マップから基
本ノズル断面積ＶＧＴｂを読み込む。このマップは、図
１８に例示するように、アクセル開度及びエンジン回転
数に対応するターボ過給機２５の最適なノズル断面積を
予め実験的に決定して、ＢＣＵ３５のメモリに電子的に
格納したものであり、基本ノズル画端面積ＶＧＴｂはア
クセル開度が大きいほど大きくなるように、また、エン
ジン回転数が高い程大きくなるように設定されている。
このことで、排気流量の少ないエンジン１の低回転域で
も、排気流速を高めて過給効率を向上させることができ
る。続いて、ステップＳＤ３では、上述の燃料噴射制御
において設定したリフレッシュフラグＦ１の値を判別
し、フラグがオフになっていれば（Ｆ１＝０）、リフレ
ッシュ期間でないｎｏと判定して、前記基本ノズル断面
積ＶＧＴｂをそのまま目標ノズル断面積ＶＧＴｒとし
て、ステップＳＤ５に進む一方、フラグがオンになって
いれば（Ｆ１＝１）、リフレッシュ期間であるｙｅｓと
判定して、ステップＳＤ４に進む。

【００４０】このステップＳＤ４では、前記ステップＳ
Ｄ２で読み込んだ基本ノズル断面積ＶＧＴｂに予め設定
されている補正値ＶＡを加算して、目標ノズル断面積Ｖ
ＧＴｒを演算する。そして、ステップＳＤ５において、
その目標ノズル断面積ＶＧＴｒに対応する出力を負圧制
御用の電磁３１に出力して、ターボ過給機２５のフラッ
プ２１ｂ、２１ｂ、…を回動させ、しかる後にリターン
する。つまり、リフレッシュフラグＦ１がオンになって
いて、触媒コンバータ２２におけるＮｏｘトラップ材の
リフレッシュを行う期間であれば、そうでないときより
もターボ過給機２５のノズル断面積（Ａ）を大きくさせ
て、過給能力を低下させ、そのことによって新気の吸入
空気量を減少させるようにしている。そして、この吸入
空気量の減少により上述のＥＧＲ制御や吸気絞り弁制御
と同様の作用が得られ、空燃比の切替えに伴うエンジン
出力の変動を軽減できる。次に、この実施形態１の作用
効果を説明する。

【００４１】エンジン１の運転中に通常は図４（ａ）に
示す如く各気筒２の圧縮行程終期にインジェクタ５から
基本燃料噴射量Ｑbaseの燃料が一括して１回噴射され、
各気筒毎の燃焼室４では空燃比がリーンな状態で混合気
が燃焼されて、この燃焼に伴い生成するＮｏｘが触媒コ
ンバータ２２のＮｏｘトラップ材に吸収される。一方、
前記Ｎｏｘトラップ材のＮｏｘ吸収量が多くなって、Ｎ
ｏｘ吸収状態判定手段３５ａによる判定がなされると、
燃焼室４の空燃比が略理論空燃比付近になるように、空
燃比制御手段３５ｂによって燃料噴射量の増量等の制御
が行われる。すなわち、燃料噴射量ＱbaseがＱｒに増量
されるとともに、ＥＧＲ制御、吸気絞り弁制御、及びＶ
ＧＴ制御により、吸入空気量が減少される。同時に、エ
ンジン１が高負荷運転域にあれば、図４（ｂ）に示すよ
うに、燃料がプレ噴射とメイン噴射とに２分割して噴射
される。

【００４２】また、エンジン１が低負荷運転域にあれ
ば、図４（ｃ）に示すように、燃料はメイン噴射とその
完了直後のポスト噴射とに２分割して噴射される。そし
て、このポスト噴射がメイン噴射の完了直後に行われ、
温度及び圧力の極めて高い燃焼室４に燃料が噴射される
ので、その燃料噴射は速やかに気化霧化して、その多く
が完全燃焼する。このことが、燃料の不完全燃焼に伴う
スモークの生成を抑制することができる。しかも、前記
ポスト噴射を従来までのように気筒の膨張行程から排気
行程にかけて行う場合に比べれば、未然状態で燃焼室４
から搬出てれる燃料の量は格段に少なくなる。特に、低
負荷運転域ではエンジン１への要求出力が低く、燃料噴
射量の総量も少ないので、燃焼室４の空燃比を略理論空
燃比付近に制御していてもスモークの急増を招くことは
なく、また、燃費が著しく悪化することもない。

【００４３】図１９は、そのように燃料をメイン噴射と
ポスト噴射とに２分割して噴射したときのスモーク量
を、燃料をメイン噴射により一括して噴射したときと比
較した実践結果を示すものである。この実験では、この
実施形態のディーゼルエンジン１と同様の排気量２００
０ｃｃの４気筒ディーゼルエンジンを用い、そのエンジ
ンを低負荷運転域でかつエンジン回転数１５００ｒｐｍ
で運転しており、その際、メイン噴射及びポスト噴射の
開始時期はそれぞれＢＴＤＣ５°ＣＡ及びＡＴＤＣ２０
°ＣＡに固定し、かつそれらの噴射量は同じとしてい
る。そして、同図によれば、燃焼室の平均の空気過剰率
λがλ＞1.６のときには、一括噴射であってもスモーク
量は十分に少ないが、１≦1.６のときには、空気過剰率
λが小さくなるに連れて一括噴射の場合のスモーク量が
急激に増大しており、λ＝１のとき、即ち燃焼室の空燃
比が理論空燃比になっているときには、スモーク量がλ
＞1.６のときの約２０倍と極めて多くなってしまう。

【００４４】これに対し分割噴射の場合、1.２≦λ＜1.
６のときのスモーク量はλ＞1.６のときと殆ど変わら
ず、λ＝１のときでも未だ十分に少ないといえる。特
に、λ＝１のときには、分割噴射の場合のスモーク量は
一括噴射の場合に比べて１／４以下になっており、分割
噴射を行うことによって、スモークの生成を大幅に抑制
できることが分かる。従って、この実施形態１によれ
ば、エンジン１が低負荷運転域にあっても、スモークの
急増や燃費の著しい悪化を招くことなく、燃焼室４の空
燃比を略理論空燃比付近に制御して、Ｎｏｘトラップ材
をリフレッシュすることができる。しかも、ポスト噴射
によって排気中の未燃ＨＣやＣＯが増え、この未燃ＨＣ
やＣＯがＮｏｘと反応することによって排気中のＮｏｘ
量が減少するので、Ｎｏｘトラップ材からのＮｏｘの放
出が促進されて、Ｎｏｘトラップ材を速やかにリフレッ
シュできる。また、この実施形態１によれば、前記実施
形態１と同様に、Ｎｏｘトラップ材のＮｏｘ吸収量が多
くなってＮｏｘ吸収性能の低下が懸念されるときにのみ
リフレッシュを行うようにしているので、エンジン１の
運転中に全体として燃費の向上が図られる。尚、Ｎｏｘ
トラップ材のＮｏｘ吸収量を推定せずに、設定周期毎に
燃焼室４の空燃比を略理論空燃比付近に制御するように
してもよい。

【００４５】この実施形態１の特徴である分割噴射につ
いて説明する。このエンジン１の運転中、通常は図４
（ａ）に示す如く各気筒２の圧縮行程終期にインジェク
タ５から基本燃料噴射量Ｑbaseの燃料が一括して１回噴
射される、そして、各気筒２内の燃焼室４では空燃比が
リーンな状態で混合気が燃焼され、この燃焼に伴い生成
するＮｏｘは触媒コンバータ２２のＮｏｘトラップ材に
吸収される。

【００４６】一方、前記Ｎｏｘトラップ材のＮｏｘ吸収
量が多くなって、Ｎｏｘ吸収状態判定手段３５ａによる
判定がなされると、燃焼室４の空燃比が略理論空燃比付
近になるように、空燃比制御手段３５ｂによって燃料噴
射量の増量等の制御が行われ、併せて、燃料噴射が吸気
行程前半の早期噴射（プレ噴射）と圧縮行程終期の主噴
射とに２分割して行われる。そして、吸気行程で早期噴
射された燃料はピストン３の下降移動に伴う燃焼室４の
容積の増大によって十分に均一に拡散し、その一部が気
筒２の壁面に付着するものの大部分は十分に気化霧化し
て空気と混合され、燃焼室４全体にいわゆる希薄予混合
気を形成する。続いて、圧縮行程後半の気筒内圧の上昇
に伴い前記気筒２の壁面に付着した燃料も気化霧化し、
また希薄予混合気中では燃料ガスが周囲の酸素と徐々に
反応し、いわゆる冷淡反応の進行によって反応熱が発生
する。そして、この発生熱によって燃焼室全体の温度が
上昇するので、その状態の燃焼室４に噴射された主噴射
の燃料噴霧は速やかに気化霧化する。この主噴射の燃料
噴霧は燃料室全体には拡散せず、均一な希薄予混合気の
一部に自己着火可能な過濃混合気が生成される。そして
その後、圧縮上死点の手前で気筒２内の温度が燃料の自
己着火温度に達する。前記過濃混合気部分を核として燃
焼が爆発的に進行する。

【００４７】このような燃焼状態により、燃焼室４の平
均的空燃比が略理論空燃比付近になるように、前記早期
及び主噴射の合計の燃料噴射量が通常よりもかなり多く
されていても、早期噴射された燃料は燃焼室４の全体に
拡散して希薄予混合気を形成するものであり、主噴射の
燃料噴射量だけを見ればそれほど多くはないので、その
主噴射によって形成される過濃混合気部分もそれほど燃
料過多の状態にはならない。しかも、その希薄予混合気
の反応熱によって過濃混合気部分の燃料の気化霧化及び
空気との混合状態が大幅に改善され、よって、スモーク
の発生が抑制できる。従って、この排気浄化装置Ａによ
れば、従来例のように排気中のスモーク増大を招くこと
なく、燃焼室４の平均的空燃比を略理論空燃比付近にさ
せることができ、そのことにより、排気をリッチ状態に
させて触媒コンバータ２２のＮｏｘトラップ材から吸収
しているＮｏｘを放出させることができる。つまり、排
気中のスモーク増大を招くことなくＮｏｘトラップ材を
リフレッシュさせることができ、触媒コンバータ２２の
Ｎｏｘ吸収性能を安定確保することができる。また、Ｎ
ｏｘトラップ材のＮｏｘ吸収量を推定し、その吸収量の
増大によってＮｏｘトラップ材の吸収性能の低下が懸念
されるときにのみリフレッシュを行うようにしており、
Ｎｏｘ吸収量が少ない間は空燃比をリーン状態になるよ
うに制御するようにしているので、エンジン１の運転中
に全体として燃費の向上が図られる。

【００４８】次に、前記早期噴射の条件について、さら
に詳細に検討する。上述の如く、各気筒２内の燃焼室４
において平均的空燃比を略理論空燃比にさせ、かつスモ
ークの増大を回避するためには、早期噴射した燃料噴霧
を燃焼室４に十分に均一に拡散させ、かつ十分に気化霧
化させて空気と混合させる必要があり、そのためには、
少なくとも気筒２の圧縮行程前半までに早期噴射を行わ
なくてはならない。また、一般に、燃料噴霧の気化霧化
や空気との混合状態は燃焼室４の圧力、温度、吸気流動
状態等によって大きく変化するものの、基本的には噴射
後の時間経過に従い進行するので、エンジン回転数が高
いほど燃料噴射を早めに行って、噴霧の気化霧化や空気
との混合のための時間を十分に確保することが望まし
い。従って、早期噴射のタイミングは、図２０に示すよ
うに、気筒２の吸気行程初期（ＢＴＤＣ３５０°ＣＡ以
降）から圧縮行程前半まで（ＢＴＤＣ９０°ＣＡ以前）
の間であって、かつエンジン回転数が高いほど早められ
るような範囲（同図に斜線を入れて示す）で設定するこ
とがよいと考えられる。

【００４９】そこで、前記図２０上に仮想線で示すよう
に、エンジン回転数を一定に保ちながら、早期噴射のタ
イミングを圧縮上死点近傍から徐々に早めていって、そ
のときのエンジン１の出力トルクを計測した。その結
果、図２１に示すように、ちょうど図２０の斜線の範囲
までは、噴射タイミングを早めるにつれてエンジン出力
が次第に高まるが、前記の斜線の範囲に入ると、噴射タ
イミングを早めてもエンジン出力は殆ど変化しないよう
になることが分かった。このことは、早期噴射のタイミ
ングが前記の斜線範囲外の遅い時期に設定されている場
合、燃料噴霧の気化霧化や空気との混合状態が不十分に
なっていて、噴射タイミングを早めるほどそれらが促進
される一方、早期噴射のタイミングが前記の斜線範囲で
設定されていれば、燃料噴射の気化霧化や空気との混合
状態が十分であることを示している。また、早期噴射の
噴射割合、即ち早期噴射量の主噴射量に対する割合を変
化させて、その変化に対するエンジン１の出力トルクの
変化を計測した結果、例えば図９に示すように、早期噴
射割合を８〜２３％としたときにエンジン１の出力トル
クが十分に高くなることが分かった。これは、早期噴射
割合が８％よりも少なくなると、該早期噴射によって形
成された希薄予混合気の冷淡反応が圧縮行程終期まで維
持せず、その反応熱によって主噴射の燃料噴霧の気化霧
化及び空気との混合を十分に促進できなくなっためであ
り、一方、早期噴射割合が２３％よりも多くなると、希
薄予混合気の一部が早期に自己着火していわゆる逆駆動
力を発生させるためであると考えられる。

【００５０】前記実験結果は、排気量２０００ｃｃの４
気筒ディーゼルエンジンを全負荷状態でかつエンジン回
転数１０００ｒｐｍで運転したときのデータである。ま
た、前記実験においては、スモークが1.５ボッシュ（ス
モークメータ：可測研製、ＧＳＭ−２による測定値）に
一定となるよう若干、総噴霧量（早期＋後期）を変化さ
せている。そして、それに伴う空燃比は、早期噴射割合
が０％のとき、空気過剰率λの値が約1.２２（排気中の
酸素濃度が約３〜４％）になっており同様に、早期噴射
割合が７％のときにはλ＝約1.２、早期噴射割合が１１
％のときにはλ＝約1.１５（排気中の酸素濃度が約2.５
％）、早期噴射割合が１６％のときにはλ＝約1.０９、
早期噴射割合が２１％のとのにはλ＝約1.０１（排気中
の酸素濃度が約0.２％）、早期噴射割合が２６％のとき
には、λ＝約1.０６であった。従って、前記図９の実験
結果によると、スモークの発生を抑制した状態で、エン
ジン１の出力特性や燃費を考慮すれば、早期噴射割合は
８〜２３％とするのがよく、また、早期噴射割合を１０
〜２０％にすれば、さらに好ましい結果が得られること
が分かる。

【００５１】尚、早期噴射では、吸気抑制手段として吸
気絞り弁１４を設けており、空燃比を略理論空燃比に制
御するときに、吸気絞り弁１４により吸気を絞って、燃
焼室４への吸入空気量を減少させるようにしているが、
これに限るものではない。すなわち、燃焼室４の空燃比
を略理論空燃比に制御するときに、例えば、ＥＧＲ弁２
４を開いて排気の還流量を増加させ、そのことによって
吸入空気量を減少させるようにしてもよい。また、ＶＧ
Ｔ２５による過給が十分に行われている運転領域であれ
ば、タービン室２１のフラップ２１ｂ、２１ｂ、…を過
給効率が低下するように回動させることで、吸入空気量
を減少させるようにしてもよい。さらに、より簡単に前
記ＶＧＴ２５のウエストゲート（図示せず）を強制的に
解放して過給圧を下げることにより、吸入空気量を減少
させるようにしてもよい。

【００５２】また、この早期噴射に係る燃料噴射制御に
よれば、Ｎｏｘトラップ材のＮｏｘ吸収量が設定値以上
になったと判定されたとき、エンジン１が高負荷運転域
にあれば、直ちに燃料噴射量を増量補正し、かつ燃料を
分割して噴射するようにしているが、これに限るもので
はない。すなわち、この制御の開始直後は、補正後燃料
噴射量Ｑｒを早期噴射量ＱrLと主噴射量ＱrTとに２分割
して設定した後、早期噴射をキャンセルして主噴射のみ
を行い、その後、例えば図２２に示すように時間経過と
ともに早期噴射量を前記の値ＱrLまで漸増させるように
してもよい。このようにすれば、制御初期には燃料噴射
量は殆ど増量されないのでエンジン出力も変動せず、そ
の後、時間経過とともに早期噴射量が漸増するに従い徐
々にエンジン出力が増大するようになる。このことで、
空燃比の切替えの際にエンジン出力を滑らかに変化させ
ることができ、自然な乗車フィーリングが得られる。

【００５３】さらに、空燃比制御手段による空燃比の切
替え制御の開始直後は、主噴射のタイミングを遅らせて
エンジン出力を低下させることで、燃料噴射量の増量に
よる出力増大を相殺するようにしてもよく、この場合に
は、制御開始後の時間経過とともに主噴射のタイミング
を徐々に進角させて、元の噴射タイミングに戻すように
すればよい。さらに、空燃比制御手段による空燃比の切
替え制御の開始直後は、主噴射の噴射量を減らしてエン
ジン出力を低下させるようにしてもよく、この場合に
は、制御開始後の時間経過とともに主噴射噴射量を徐々
に増やすようにすればよい。

【００５４】次に、この実施形態１の特徴であるポスト
噴射について、その噴射タイミングや噴射割合を変化さ
せたときのスモーク量及び燃費率の変化に関する実験結
果を説明する。尚、以下の実験データはいずれも、排気
量２０００ｃｃの４気筒ディーゼルエンジンを一定の低
負荷状態でかつエンジン回転数１５００ｒｐｍで運転し
たときのものである。

【００５５】図２３は、燃焼室の空燃比が略理論空燃比
になるように燃料噴射量の総量を決定し、その燃料を半
分づつメイン噴射とポスト噴射とに分けて噴射する場合
に、メイン噴射の開始時期（インジェクタの開弁時期）
をＢＴＤＣ５°ＣＡとする一方、ポスト噴射の開始時期
をＡＴＤＣ１０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ３０°ＣＡの間で変化
させ、そのときのスモーク量と燃費率とをそれぞれ計測
した実験結果を示している。同図によれば、ポスト噴射
をＡＴＤＣ１５°ＣＡ〜２５°ＣＡのクランク角範囲で
行ったときに、スモーク量を大幅に低減できることが分
かる。しかしそのクランク角範囲では、ポスト噴射の開
始時期が遅いほど燃費が悪化しており、燃費を優先する
のであれば、ポスト噴射の開始時期を早める方が良いこ
とも分かる。このことから、燃焼室の空燃比を略理論空
燃比付近に制御しながら、そのときのスモーク量の増大
を抑制し、併せて、燃費の悪化も抑えるという本願発明
の目的に鑑みれば、ポスト噴射の開始時期をＡＴＤＣ１
５°ＣＡ〜２０°ＣＡの範囲とすることが特に好ましい
と考えられる。

【００５６】また、図２４は、前記と同様に燃焼室の空
燃比が略理論空燃比になるように燃料噴射量の総量を決
定するとともに、メイン噴射及びポスト噴射の開始時期
をそれぞれＢＴＤＣ５°ＣＡ及びＡＴＤＣ２０°ＣＡに
固定した上で、ポスト噴射による燃料噴射量のメイン噴
射に対する噴射割合を０％から約７０％の範囲で変化さ
せて、そのときのスモーク量と燃費率とをそれぞれ計測
した実験けっか表している。同図によれば、ポスト噴射
の噴射割合を０％としたとき、即ち燃料をメイン噴射に
より一括して噴射させるときに燃費が最も長くなってい
るが、そのときのスモーク量は前記図１９にも示したよ
うに極めて多くなってしまう。そして、ポスト噴射の噴
射割合を０％から徐々に増加させると、その増加に伴い
スモーク量が一定の割合で徐々に減少するのに対し、反
対に燃費率は徐々に増大している。ここで、この燃費率
の増大割合はポスト噴射の噴射割合が５０％を越えたと
ころで急に大きくなっているので、ポスト噴射の噴射割
合は５０％を越えないように設定することが好ましいと
考えられ、結局、スモーク量の増大抑制と燃費の悪化抑
制との両立を考慮すれば、ポスト噴射の噴射割合をメイ
ン噴射の略３０〜５０％とすることが適当であると考え
られる。

【００５７】さらに、図２５のグラフは、メイン噴射及
びポスト噴射の開始時期をそれぞれＢＴＤＣ５°ＣＡ及
びＡＴＤＣ２０°ＣＡに固定し、かつそれらの噴射量を
同じにした上で、燃焼室の平均の空気過剰率λがλ＝１
からλ＝1.７の範囲で変化するように、前記メイン噴射
及びポスト噴射の燃料噴射量の総量を変化させて、その
ときの燃費率の変化を計測したものである。このグラフ
からは、空気過剰率λが1.４以下になると、その空気過
剰率λが小さくなるに連れて燃費が急に悪化しているこ
とが分かる。従って、燃費の悪化を抑えるという観点か
らは、燃焼室の空燃比を略理論空燃比付近に制御すると
いっても、できるだけ大きなリーン側の値に制御するの
が好ましいと考えられる。

【００５８】ポストの噴射についても前記プレ噴射のに
ような移行制御を行ってもよい。尚、この実施形態１で
は、触媒コンバータ２２のＮｏｘトラップ材をリフレッ
シュするとき、燃焼室４の空燃比を略理論空燃比付近に
制御するとともに、エンジン１が高負荷域にあれば、燃
料をプレ噴射とメイン噴射とに２分割して噴射させる一
方、エンジン１が低負荷域にあれば、燃料をメイン噴射
とポスト噴射とに２分割して噴射させるようにしている
が、これに陥らず、エンジン１が低負荷域にあるときに
のみ、燃焼室４の空燃比を略理論空燃比付近に制御する
とともに、燃料をメイン噴射とポスト噴射とに２分割し
て噴射させるようにしてもよい。また、この実施形態２
では、触媒コンバータ２２のＮｏｘトラップ材をリフレ
ッシュするとき、エンジン１の全ての気筒２において、
燃焼室４の空燃比を略理論空燃比付近に制御するように
しているが、これに限らず、そのうちのいくつかの気筒
について、燃焼室４の空燃比を略理論空燃比付近に制御
し、かつ燃料噴射の分割制御を行うようにしてもよい。

【００５９】（実施形態２）上記実施形態１では、加速
時のＥＧＲの遅れ期間中に、Ｎｏｘトラップ材からＮｏ
ｘを放出させるように制御したが、加速時には、パティ
キュレートが大量に増量されるため、Ｎｏｘの放出を行
うよりもむしろ、パティキュレートを抑制するためＮｏ
ｘ放出のための燃料増量制御を禁止してもよい。このこ
とにより排気ガス生成の全体的な低減を図ることができ
る。この場合、具体的には、図５のＳＡ７において、フ
ラグＦ１に２を代入する代わりに、ＳＡ１２に進むこと
によって制御が可能となる。

【００６０】（他の実施形態）尚、本発明は前記各実施
形態に限定されるものではなく、その他の種々の実施形
態を包含するものである。すなわち、前記各実施形態で
は、本願発明をディーゼルエンジンの排気浄化装置Ａと
して用いているが、これに限らず、本願発明は、直噴式
ディーゼルエンジンや直噴式ガソリンエンジンの燃料噴
射装置として適用することもできる。さらに、前記各実
施形態では、燃焼室４の空燃比を理論空燃比付近に制御
して、触媒コンバータ２２のＮｏｘトラップ材から吸収
しているＮｏｘを放出させるようにしているが、これに
限らず、燃焼室４の空燃比を理論空燃比よりも小さく
（リッチに）制御して、触媒により多くの還元剤を供給
することにより、Ｎｏｘの放出を促進するようにしても
よい。

【００６１】（発明の効果）以上説明したように、本発
明では、ＮＯｘ対策として、燃料増量補正、分割噴射お
よびＥＧＲ制御をその特性に応じて組合せて実行するこ
とにより、相互の不利益を互いに補完しつつ、適正なＮ
Ｏｘ対策を行うことができる。具体的には、車両の加速
運転状態において、特に加速初期においてＥＧＲ制御遅
れが存在する場合には、その加速要求度合いに応じて、
分割噴射に基づく燃料噴射増量補正を行うようにしたの
で、ＥＧＲ制御の遅れにかかわらず、有効にＮＯｘを還
元分解することによって無害化することができる。ま
た、加速段階においてＥＧＲ制御の遅れが解消した場合
には、上記のＮＯｘ対策としての燃料増量を停止して、
ＥＧＲガスによるＮＯｘ還元分解に切り換えることによ
って、燃料増量に基づくスモークの問題の発生を回避す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るディーゼルエンジン
の排気浄化装置の全体構成を示す図である。

【図２】ターボ過給機の一部を、Ａ／Ｒ小の状態
（ａ）、又はＡ／Ｒ大の状態（ｂ）でそれぞれ示す発明
図である。

【図３】ＥＧＲ弁及びその駆動系の構成図である。

【図４】実施形態２におけるプレ噴射、メイン噴射及び
ポスト噴射の噴射タイミングを示すタイムチャート図で
しる。

【図５】実施形態２における燃料噴射制御の前半の処理
手順を示すフローチャート図である。

【図６】燃料噴射制御の後半の処理手段を示すフローチ
ャート図である。

【図７】燃料噴射量をアクセル開度及びエンジン回転数
に対応づけて設定したマップの一例を示す図である。

【図８】燃料噴射の分割制御を行うエンジンの高負荷領
域を例示する説明図である。

【図９】早期噴射割合の変化に対するエンジン出力の変
化特性を示すグラフ図である。

【図１０】ＥＧＲ制御の処理手順を示すフローチャート
図である。

【図１１】ＥＧＲ率をアクセル開度及びエンジン回転数
に対応づけて設定したマップの一例を示す図である。

【図１２】目標新規導入空気量をアクセル開度及びエン
ジン回転数に対応づけて設定したマップの一例を示す図
である。

【図１３】燃焼室の空燃比とスモーク量との関係を示す
グラフ図である。

【図１４】ＥＧＲフィードバック補正値を新規導入空気
量偏差に対応づけて設定したマップの一例を示す図であ
る。

【図１５】吸気絞り弁制御の処理手順を示すフローチャ
ート図である。を示す図である。

【図１６】吸気絞り弁の開度をアクセル開度及びエンジ
ン回転数に対応づけて設定したマップの一例を示す図で
ある。

【図１７】ＶＧＴ制御の処理手順を示すフローチャート
図でああ。

【図１８】ＶＧＴのノズル断面積をアクセル開度及びエ
ンジン回転数に対応づけて設定したマップの一例を示す
図である。

【図１９】空気過剰率の変化に対するスモーク量の変化
を、分割噴射の場合と一括噴射の場合とで比較して示す
グラフ図である。

【図２０】早期噴射タイミングの設定範囲をエンジン回
転数の変化に対応づけて示す説明図である。

【図２１】早期噴射タイミングの変化に対するエンジン
出力の変化特性を示すグラフ図である。

【図２２】空燃比の略理論空燃比付近への切替え時に早
期噴射量を徐々に増やすようにした変形例における、そ
の早期噴射量の増加特性を例示する説明図である。

【図２３】ポスト噴射の時期を変化させたときのスモー
ク量の変化と燃費率の変化とを互いに関係づけて示すグ
ラフ図である。

【図２４】ポスト噴射の噴射割合を変化させたときのス
モーク量の変化と燃費率の変化とを互いに関係づけて示
すグラフ図である。

【図２５】燃焼室の空燃比と燃費率との関係を示すグラ
フ図である。

【符号の説明】Ａディーゼルエンジン２気筒４燃焼室５インジェクタ１４吸気絞り弁２０排気通路２２触媒コンバータ２３ＥＧＲ通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｅ 41/10 ３８０ 41/10 ３８０Ｚ 41/14 ３１０ 41/14 ３１０Ｃ 41/38 41/38 Ｂ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ３０１ＮＦ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｄ５５０Ｒ５７０５７０Ｊ (72)発明者齋藤智明広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者高見明秀広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA02 BA05 CA04 EA08 EA10 FA06 FA13 GA01 GA02 GA04 GA06 GA15 GA17 GA21 3G084 AA01 BA05 BA08 BA09 BA13 BA15 BA20 BA24 CA04 DA02 DA10 DA11 EB12 FA07 FA10 FA11 FA13 FA29 FA33 FA37 3G091 AA10 AA11 AA18 AB04 BA14 BA19 CB02 CB03 CB07 EA01 EA05 EA06 EA07 EA34 FB12 GB02W GB03W GB04W GB06W GB09X GB10X HA36 HB05 HB06 3G092 AA02 AA17 AA18 BB01 BB06 DC08 DG06 EA01 EC01 FA03 FA17 FA18 FA24 GA12 HA01X HA01Z HA05Z HA06Z HB03Z HD05X HD05Z HD07Z HE01Z HE03Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA13 JA02 JA03 JA24 JA25 KA12 LA00 LB04 MA14 MA19 MA26 ND01 NE01 PA01A PA01Z PA07Z PA11Z PB08Z PD03A PD03Z PD15Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴
射弁と、排気通路に配置され、排気中の酸素濃度が比較的高いと
き排気中のＮｏｘを吸収し、前記酸素濃度が低下したと
きＮｏｘを放出するＮｏｘトラップ材と、Ｎｏｘトラップ材に吸収されたＮｏｘを放出させるため
に、燃料噴射量を増量する補正手段と、空燃比が所定値に収束するようにＥＧＲ量を制御するＥ
ＧＲ制御手段とを備え、前記補正手段は、エンジンの加
速初期において、理論空燃比を目標値として前記燃料噴
射量の増量を行うようになっていることを特徴とするエ
ンジンの制御装置。
【請求項２】前記補正手段による燃料増量補正は、加速
時におけるＥＧＲ制御の制御遅れに対応して行われるこ
とを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】前記補正手段による燃料増量補正は、加速
要求度合に応じて行われることを特徴とする請求項１な
いし請求項２のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】前記ＥＧＲ制御は、目標空燃比を達成する
ために必要な新規導入空気量と実際の新規導入空気量と
の差に基づいて行われるフィードバック制御であること
を特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】エンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴
射弁と、排気通路に配置され、排気中の酸素濃度が比較的高いと
き排気中のＮｏｘを吸収し、前記酸素濃度が低下したと
きＮｏｘを放出するＮｏｘトラップ材と、Ｎｏｘトラップ材に吸収されたＮｏｘを放出させるため
に、燃料噴射量を増量１１する補正手段と、を備えたデ
ィーゼルエンジンの制御装置において、加速要求度合が大きい加速状態では、燃料を圧縮行程上
死点付近で噴射する主噴射と、吸気行程から圧縮行程前
半の期間で噴射する副噴射とにより燃料を供給すること
を特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項６】加速要求度合の比較的小さい加速状態で
は、前記主噴射または主噴射と膨張行程から排気行程ま
での間に行われる後行程噴射とによって燃料供給を行う
請求項５に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項７】エンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴
射弁と、排気通路に配置され、排気中の酸素濃度が比較的高いと
き排気中のＮｏｘを吸収し、前記酸素濃度が低下したと
きＮｏｘを放出するＮｏｘトラップ材と、Ｎｏｘトラップ材に吸収されたＮｏｘを放出させるため
に、燃料噴射量を増量する補正手段と、を備えたディー
ゼルエンジンの制御装置において、加速要求度合の大きい加速状態においては、加速期間全
体にわたって前記補正手段による燃料増量を行わないよ
うに増量を制限する制限手段を備えたことを特徴とする
ディーゼルエンジンの制御装置。