JP2001098989A - エンジンの制御装置及びエンジンの制御装置の異常診断装置 - Google Patents

エンジンの制御装置及びエンジンの制御装置の異常診断装置

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JP2001098989A JP27650299A JP27650299A JP2001098989A JP 2001098989 A JP2001098989 A JP 2001098989A JP 27650299 A JP27650299 A JP 27650299A JP 27650299 A JP27650299 A JP 27650299A JP 2001098989 A JP2001098989 A JP 2001098989A
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智明 齊藤
Katsuaki Yasutomi
克晶 安富
Yusuke Kiyono
有介 清野
Akihiro Kobayashi
明宏 小林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジンの燃料噴射形態の変更制御の異常診断
をする。 【解決手段】排気ガスの一部をエンジンの吸気系に還流
する排気還流手段２３と、エンジンの出力状態を検出す
る手段９とを設け、燃焼制御手段３５によって排気ガス
のＨＣ濃度が変化するように燃料噴射形態を変更したと
きに、エンジンの出力状態が当該噴射形態の変更に対応
する所定の変化をしていないときに前記変更制御の異常
を判定する。

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
及びエンジンの制御装置の異常診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの気筒内燃焼室に燃料を直接噴
射する燃料噴射弁を設け、燃料を複数回に分けて噴射す
ることにより、排気ガス中のＨＣ（未燃燃料である炭化
水素及び燃焼によって改質された炭化水素）量を増やす
という技術が知られている。例えば、通常は圧縮行程上
死点近傍でのメイン噴射のみを行ない、エンジンの運転
状態に応じて必要なときに、メイン噴射後の膨張行程で
後噴射を行なうことにより、排気ガス中のＨＣ量を増大
させる、というものである。このような排気ガス中のＨ
Ｃの増量は、排気通路に排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化
物）を吸収するＮＯｘトラップ材を設けているときに
は、このトラップ材からＮＯｘを放出させるために行な
われ、あるいはＮＯｘを還元浄化するための触媒にＨＣ
を還元剤として供給するために行なわれる。
【０００３】特開平８−２０００４５号公報には、その
ようなＮＯｘトラップ材をエンジンの排気通路に設け、
通常は圧縮行程上死点近傍で燃料噴射を行ない、ＮＯｘ
を放出させるときには、その圧縮行程上死点近傍でのメ
イン噴射に加えて、膨張行程又は排気行程で燃料のポス
ト噴射を行なうことにより、排気ガスの空燃比をリッチ
にすることが記載されている。ＮＯｘトラップ材から放
出されたＮＯｘは白金その他の貴金属触媒上で排気ガス
中のＨＣ又はＣＯ（一酸化炭素）と反応して還元され
る。また、この公報には、排気還流通路を設け、排気ガ
ス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
料噴射を行なうときに排気還流通路を閉鎖することで、
多量の未燃燃料が還流することを防止することが記載さ
れている。なお、排気ガスの空燃比とは、排気ガス中の
全燃料量に対する全空気量の比のことである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の如き燃料噴射形
態の変更制御によって排気ガス中のＨＣ量を増大させる
技術の場合、その燃料噴射形態の変更が予定通りに行な
われていることが前提となる。従って、そのような変更
が正常に行なわれているか否かを確認できるようにする
ことが望ましい。そのための手段として、排気通路に排
気ガスのＨＣ濃度を検出するＨＣセンサを設け、上記噴
射形態が変更された際のセンサ出力の変化に基いて当該
変更制御の正常・異常を判定すること、あるいは当該変
更制御の補正をすることが考えられる。
【０００５】しかし、排気ガス中には種類の異なるＨＣ
が含まれているから、ＨＣ濃度を正確に検出することは
難しい。
【０００６】これに対して、ＨＣ濃度の代わりに排気ガ
スの酸素濃度又はＮＯｘ濃度を検出することが考えられ
る。すなわち、排気ガス中のＨＣ量の増減は排気ガスの
空燃比の増減、酸素濃度の増減となって現れるから、酸
素濃度を検出することによってＨＣ濃度を間接的にみる
というものである。また、ＮＯｘ還元触媒を排気通路に
設けている場合には、排気ガス中のＨＣ量が増加する
と、該ＨＣが還元剤となってＮＯｘの還元が進むため、
排気ガスのＮＯｘ濃度が低下する。従って、このＮＯｘ
濃度を検出することによってＨＣ濃度を間接的にみるこ
とができる。
【０００７】しかし、酸素濃度センサは、排気ガスの空
燃比が特定の空燃比付近に存するか否かを検出すること
に向いているが、いわゆるリニアＯ2センサであって
も、酸素濃度を広範囲にわたって検出することは難し
い。ＮＯｘ濃度センサに関しても、排気ガスのＮＯｘ濃
度を正確に検出することができる簡便なものは少ない。
また、排気ガス温度が低いときにはＨＣと酸素又はＮＯ
ｘとの反応性も低く、ＨＣ濃度を正確に捉えることが難
しい。しかもこのようなセンサ信号の処理は制御の複雑
化を招き易い。
【０００８】また、排気ガスの還流を行なう場合、エア
フローセンサによって新気量の検出することによって間
接的に排気ガス還流量を捉え、この還流量に基いて燃焼
室の空燃比を制御することもなされているが、その場合
の空燃比制御は還流される排気ガス中のＨＣ量に基づく
ものではないから、空燃比の変動から排気ガス中のＨＣ
量を推定することもできない。
【０００９】そこで、本発明は、排気ガスの成分濃度を
検出するセンサを用いずに、燃料噴射形態の変更制御、
ひいては排気ガス組成の変更制御が予定通りに行なわれ
ているか否かを判定することができるようにするもので
あり、また、排気ガスの成分濃度を検出するセンサを用
いずに、そのような変更制御を補正することができるよ
うにするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題に対して、排気ガスを還流するようにした場合、その
還流ガス中のＨＣ量の多少によってエンジンの出力状態
が変化することから、この出力状態の変化に基いて、上
記変更制御の異常判定又は変更制御の補正を行なうよう
にしたものである。以下、具体的に説明する。
【００１１】この出願の発明は、エンジンの燃焼室に燃
料を供給する燃料噴射弁と、前記エンジンの運転状態に
応じて排気ガスのＨＣ濃度が変化するように前記燃焼室
から排出される排気ガスの組成を変更する制御手段と、
前記排気ガスの一部を前記エンジンの吸気系に還流する
排気還流手段とを備えているエンジンの制御装置の異常
診断装置であって、前記エンジンの出力状態を検出する
出力状態検出手段と、前記排気ガス組成の変更制御後に
前記出力状態検出手段によって検出されるエンジンの出
力状態が前記還流排気ガスのＨＣ濃度の変化に対応する
所定の変化をしていないときに前記変更制御に異常があ
ると判定する異常判定手段とを備えていることを特徴と
する。
【００１２】すなわち、制御手段による排気ガス組成の
変更制御が排気ガスのＨＣ濃度の変化を招くものである
とき、その排気ガスの一部が吸気系に還流されているた
め、当該変更制御が予定通りに行なわれていれば、当該
排気ガス組成の変更に遅れて燃焼室の燃焼ガス中のＨＣ
量が変化する。このＨＣ量の変化はエンジンの出力状態
の変化となって現れるから、この出力状態が前記排気ガ
ス組成の変更、つまりは還流排気ガスのＨＣ濃度の変化
に対応する所定の変化をしていないときには、当該排気
ガス組成の変更が予定通り行なわれていないことにな
り、その変更制御の異常とみることができるものであ
る。
【００１３】前記制御手段による排気ガスのＨＣ濃度の
変化を招くような排気ガス組成の変更、例えば燃焼室に
おける燃料の燃焼状態の変更は、前記燃料噴射弁による
燃料噴射量の変更、燃料噴射回数の変更、燃料噴射時期
の変更など燃料噴射形態の変更によって、あるいは火花
点火式エンジンにあってはその点火時期の変更によって
実行することができる。
【００１４】従って、異常判定手段によって異常の判定
がされたときには、燃料噴射弁又は制御手段に異常があ
るということになり、火花点火式エンジンの場合には点
火装置、燃料噴射弁又は制御手段に異常があるというこ
とになる。
【００１５】前記出力状態検出手段としては、前記エン
ジンの周期的に変化する軸トルクの状態に関する物理量
（軸トルクの大きさ、軸トルクの変動量、軸トルクの変
化率、クランク軸の角速度等）を検出するものを採用
し、この出力状態検出手段によって検出される軸トルク
の状態に関する物理量に基いて、例えば該物理量と予め
設定された状態判定値との比較によって、異常判定をす
ることができる。
【００１６】前記燃料噴射弁を、燃料を前記エンジンの
気筒内燃焼室に直接噴射するように設け、前記制御手段
は、吸気行程の始めから排気行程の終わりまでの間にお
ける燃料の噴射回数及び噴射時期を前記エンジンの運転
状態に応じて制御するものとすることができる。
【００１７】また、エンジンの排気通路における排気還
流通路の入口よりも下流側に排気ガスの酸素濃度又はＮ
Ｏｘ濃度を検出するセンサを設け、このセンサによって
検出される酸素濃度が所定値以下であるとき又はＮＯｘ
濃度が所定値以上であるときに前記異常判定手段による
判定を抑制するようにすることができる。すなわち、排
気ガスの酸素濃度が所定値以下であるとき又はＮＯｘ濃
度が所定値以上であるときは、還流されずにセンサに流
れる排気ガス中のＨＣ量が多いということであり、すな
わち、排気還流量が少ないということであるから、その
場合には排気ガスの還流がエンジン出力に及ぼす影響は
小さい。従って、診断誤差を招き易くなるため、異常判
定手段による判定を抑制するものである。
【００１８】前記抑制に代えて、排気還流量を増大させ
る、判定のための閾値を変更する、又は排気ガス中のＨ
Ｃ量が増大するように燃焼状態を変更する（例えば燃料
噴射量を増大する）という手段を採用して、異常判定を
行なうようにしてもよい。
【００１９】また、この出願の発明は、エンジンの燃焼
室に燃料を供給する燃料噴射弁と、前記エンジンの運転
状態に応じて排気ガスのＨＣ濃度が変化するように前記
燃焼室から排出される排気ガスの組成を変更する制御手
段と、前記排気ガスの一部を前記エンジンの吸気系に還
流する排気還流手段とを備えているエンジンの制御装置
において、前記エンジンの出力状態を検出する出力状態
検出手段と、前記排気ガス組成の変更制御による前記還
流排気ガスのＨＣ濃度の変化に伴うエンジン出力状態の
変化を前記出力状態検出手段によって検出し、該エンジ
ンの出力状態の変化に基いて前記変更制御を補正する補
正手段とを備えていることを特徴とする。
【００２０】上述の如く、制御手段による排気ガス組成
の変更が排気ガスのＨＣ濃度の変化を招くものであると
き、そのＨＣ量の変化はエンジンの出力状態の変化とな
って現れるから、この出力状態の変化が前記排気ガス組
成の変更に対応していないときに対応する出力状態の変
化が得られるように前記変更制御を補正するものであ
る。
【００２１】また、この出願の発明は、エンジンの燃焼
室に燃料を供給する燃料噴射弁と、前記エンジンの運転
状態に応じて排気ガスのＨＣ濃度が変化するように前記
燃焼室から排出される排気ガスの組成を変更する制御手
段と、前記排気ガスの一部を前記エンジンの吸気系に還
流する排気還流手段とを備えているエンジンの制御装置
において、前記エンジンの出力状態を検出する出力状態
検出手段と、前記排気ガス組成の変更制御による前記還
流排気ガスのＨＣ濃度の変化に伴うエンジン出力状態の
変化を前記出力状態検出手段によって検出し、該エンジ
ンの出力状態の変化に基いて、該出力状態が所定の状態
になるように前記燃料噴射弁による燃料噴射量をフィー
ドバック制御する噴射量制御手段とを備えていることを
特徴とする。
【００２２】すなわち、この発明も、制御手段による排
気ガス組成の変更が排気ガスのＨＣ濃度の変化を招くも
のであるときに、そのＨＣ量の変化がエンジンの出力状
態の変動となって現れることを利用し、この出力状態の
変化に基いて前記排気ガス組成の変更制御を補正するも
のであるが、その補正を、燃料噴射量のフィードバック
制御によって行なうようにしたものである。
【００２３】その場合、フィードバック制御の目標値を
前記排気ガス組成の変更前のエンジン出力状態に設定す
れば、当該変更によるトルク変動（特にトルクの上昇）
を抑えながら、排気ガスのＨＣ濃度を変化（特に増大変
化）させることができる。
【００２４】また、この出願の発明は、エンジンの燃焼
室に燃料を供給する燃料噴射弁と、前記エンジンの運転
状態に応じて排気ガスのＨＣ濃度が変化するように前記
燃焼室から排出される排気ガスの組成を変更する制御手
段と、前記排気ガスの一部を前記エンジンの吸気系に還
流する排気還流手段とを備えているエンジンの制御装置
の異常診断装置であって、前記エンジンの出力状態を検
出する出力状態検出手段と、前記排気ガス組成の変更に
よる前記還流排気ガスのＨＣ濃度の変化に伴うエンジン
出力状態の変化を前記出力状態検出手段によって検出
し、該エンジンの出力状態の変化に基いて、該出力状態
が所定の状態になるように前記燃料噴射弁による燃料噴
射量をフィードバック制御する噴射量制御手段と、前記
燃料噴射量のフィードバック制御量が所定範囲外にある
ときに前記変更制御の異常を判定する異常判定手段とを
備えていることを特徴とする。
【００２５】すなわち、この発明は、前記フィードバッ
ク制御量が排気ガス組成の変更による排気ガス中のＨＣ
の実際の変化量と予定する変化量とのずれに相当するか
ら、このフィードバック制御量が所定範囲外にあるとき
には、前記ずれが過大である、つまり排気ガス組成が予
定通りに変更制御されていないとして異常を判定するよ
うにしたものである。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、この出願の発明によれ
ば、排気ガスの一部を前記エンジンの吸気系に還流する
排気還流手段と、エンジンの出力状態を検出する手段と
を設け、制御手段によって排気ガスのＨＣ濃度が変化す
るように燃焼室から排出される排気ガスの組成を変更し
たときに、エンジンの出力状態が当該排気ガス組成の変
更に伴う排気ガスのＨＣ濃度の変化に対応して変化して
いないときに前記変更制御の異常を判定するようにした
から、排気ガスの成分濃度を検出するセンサによらず、
また、排気ガス温度の高低に関係なく、簡単な構成で制
御の正常・異常を診断することができる。
【００２７】また、この出願の発明によれば、排気ガス
の一部を前記エンジンの吸気系に還流する排気還流手段
と、エンジンの出力状態を検出する手段とを設け、制御
手段によって排気ガスのＨＣ濃度が変化するように燃焼
室から排出される排気ガスの組成を変更したときの還流
排気ガスのＨＣ濃度の変化に伴うエンジンの出力状態の
変化に基いて当該変更制御を補正するようにしたから、
排気ガスの成分濃度を検出するセンサによらず、また、
排気ガス温度の高低に関係なく、簡単な構成で制御の補
正を実行することができる。
【００２８】
【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。
【００２９】図１は本発明の実施形態に係るディーゼル
エンジンの制御装置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（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が形
成されている。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、各気筒毎に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。
【００３０】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（図示省略）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。
【００３１】また、１０はエンジン１の燃焼室４に対し
エアクリーナ（図示省略）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バルブから
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の開度を検出するセン
サ（図示省略）が設けられている。
【００３２】また、２０は各気筒２の燃焼室４から排気
ガス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、排気流により回転されるタービン２１と、排気ガス
中のＨＣ、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、触媒コンバータ２２よ
りも下流側の排気通路２０の排気ガス中の酸素濃度を検
出するＯ2センサ１８とが配設されている。
【００３３】前記触媒コンバータ２２は、軸方向（排気
ガスの流れ方向）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、排気ガス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
べて低いリッチ状態で吸収しているＮＯｘを放出して、
還元浄化する特性を有する。
【００３４】すなわち、前記ハニカム担体には、触媒金
属としてのＰｔとＮＯｘトラップ材としてのＢａとをア
ルミナ及びセリアに担持させてなる内側触媒層と、Ｐｔ
をゼオライトに担持させてなる外側触媒層とが形成され
ている。この触媒はＨＣを酸化させるための酸化触媒と
しての機能、並びに理論空燃比で燃焼した排気ガス雰囲
気だけでなく、酸素過剰雰囲気でもＮＯｘを還元浄化す
るＮＯｘ還元触媒としての機能を有するとともに、理論
空燃比付近では三元触媒としても働く。
【００３５】前記タービン２１及びブロワ１２からなる
ターボ過給機２５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。
【００３６】前記排気通路２０のタービン２１よりも上
流側の部位からは、排気ガス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が分岐
し、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に接続されている。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ＥＧ
Ｒ弁という）２４が配置されていて、排気通路２０の排
気ガスの一部を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。
【００３７】前記ＥＧＲ弁２４は図３に示されており、
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）２９に接続されており、電磁弁２８が後述のＥＣＵ
３５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２３の開度がリニアに調節されるようになってい
る。
【００３８】尚、前記ターボ過給機２５のフラップ２１
ｂ，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に作用する負圧が調節されること
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。
【００３９】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 Contorol 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からの出力信号と、Ｏ2センサ１８
からの出力信号と、ＥＧＲ弁２４のリフトセンサ２６か
らの出力信号と、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。
【００４０】そして、インジェクタ５の作動による燃料
噴射制御が行なわれて、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
圧供給ポンプ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なわれ、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２１ｂ，２１ｂ，…の作動制御（ＶＧＴ制御）と
が行なわれるようになっている。
【００４１】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６ａ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な状
態（Ａ/Ｆ≧１８）で運転される。
【００４２】（燃料噴射制御及び異常診断）本発明の特
徴部分は、エンジンの運転状態（触媒の状態を含む。）
に応じて燃料の噴射形態を変更することにより、排気ガ
スのＨＣ濃度を増大させるようにした点、エンジンの出
力状態に基いて前記噴射形態の変更制御に異常（インジ
ェクタ５の異常を含む）があるか否かを判定するように
した点、さらにエンジンの出力状態に基いて前記燃料の
噴射制御を補正するようにした点にある。
【００４３】前記噴射形態の変更は、圧縮行程上死点近
傍で燃料を噴射するメイン噴射のみを行なう噴射形態
と、このメイン噴射に加えてその後の膨張行程又は排気
行程において燃料を噴射するポスト噴射を行なう噴射形
態との間で行なわれる。このメイン噴射とポスト噴射と
を行なう噴射形態によって排気ガスのＨＣ濃度の増大が
図られるものである。
【００４４】以下に、前記ＥＣＵ３５の処理動作につい
て図４乃至図７のフローチャートに沿って説明する。
尚、この制御は各気筒毎に独立して所定クランク角で実
行される。
【００４５】まず、スタート後のステップＳ１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Ｓ２
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。燃
料噴射量マップは、図８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Ｑbase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。
【００４６】続くステップＳ３では、ポスト噴射条件が
成立しているか否かを判別する。このポスト噴射条件は
エンジンが定常運転状態にあるとき所定時間毎に成立す
る。すなわち、エンジンの定常運転状態においては、メ
イン噴射のみを行なう噴射形態と、メイン噴射及びポス
ト噴射を行なう噴射形態とが交互にそれぞれ所定時間ず
つ実行される。これは、触媒コンバータ２２に供給され
る排気ガスのＨＣ濃度を周期的に増大させ、そのことに
よって触媒のＮＯｘ浄化性能を高めるためである。すな
わち、ＨＣ濃度が増大すると、その当初は触媒によるＮ
Ｏｘ浄化率が上昇するが、ＨＣ濃度が高い状態が続く
と、ＮＯｘ浄化率は低下していく。これに対して、ＨＣ
濃度の増減が周期的に繰り返されると、ＮＯｘ浄化率が
高い状態を間欠的に形成することができ、全体としてみ
れば、ＮＯｘ浄化率が高くなるものである。
【００４７】なお、触媒コンバータ２２よりも下流側の
排気通路２０に排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ
センサを設け、このセンサの出力によりＮＯｘ濃度が所
定値以上に増大したときに、前記メイン噴射及びポスト
噴射を行なう噴射形態を所定時間実行するようにしても
よい。すなわち、触媒コンバータ２２にはＮＯｘトラッ
プ材が含まれているから、ＮＯｘ濃度が増大したという
ことはこのＮＯｘトラップ材のＮＯｘ吸収が飽和してき
たことを意味する。そこで、噴射形態の変更によって排
気ガスのＨＣ濃度を増大させ、換言すれば、ＮＯｘトラ
ップ材まわりま酸素濃度を例えば１％以下に低下させ
て、ＮＯｘの放出を促すものである。
【００４８】ステップＳ３でポスト噴射条件が成立して
いることが確認されると、続くステップＳ４では前記基
本燃料噴射量Ｑbaseをキャンセルして、メイン噴射量Ｑ
r1及びポスト噴射量Ｑr2、並びにメイン噴射時期Ｔr1及
びポスト噴射時期Ｔr2を設定する。
【００４９】メイン噴射量Ｑr1及びポスト噴射量Ｑr2は
各々の燃料噴射量マップから読み込まれる。噴射量Ｑr1
マップは、図９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Ｑ
r1を記録したものである。このマップにおいて、噴射量
Ｑr1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。噴射量
Ｑr2マップの例示は省略するが、噴射量Ｑr1マップと同
様のものである。但し、Ｑr1＞Ｑr2であり、Ｑr2／Ｑr1
の比は０．３〜０．５程度であり、その範囲でエンジン
負荷が高いほどその比が小さくなるように設定されてい
る。。
【００５０】メイン噴射時期Ｔr1は圧縮行程上死点付近
に設定され、例えばＢＴＤＣ５°ＣＡ（クランク角度）
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。ポスト噴射時期Ｔ
r2は、前記メイン噴射の完了から膨張行程前半までの期
間（例えばＡＴＤＣ６０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ９０°ＣＡ）
に設定され、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。
【００５１】このようにポスト噴射は、その時期Ｔr2が
圧縮行程上死点からかなり遅角させて設定されているか
ら、エンジン出力に対する寄与はそれだけ小さくなり、
ポスト噴射燃料は排気ガス中のＨＣ量を増大させること
に主として利用されることになる。
【００５２】前記ステップＳ３においてポスト噴射条件
が成立していないときにはステップＳ１５に進んでメイ
ン噴射量Ｑr1及びその噴射時期Ｔr1を設定し、ステップ
Ｓ１６に進んで後述するモニタ回数Ｎをクリア状態にし
（Ｎ←０）、さらにステップＳ１７に進んで後述するモ
ニタ許可フラグＦmonをクリア状態にし（Ｆmon←０）、
メイン噴射タイミングになった時点でメイン噴射を実行
する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。つまり、ポスト噴射
条件が成立していないときにはメイン噴射のみが実行さ
れる。この場合のメイン噴射量Ｑr1としては先に設定し
た基本燃料噴射量Ｑbaseが採用され、その噴射時期Ｔr1
は圧縮行程上死点付近に設定され、例えば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。
【００５３】前記ポスト噴射条件が成立している場合
は、ステップＳ５においてモニタ条件が成立しているか
否かを判別する。このモニタは、エンジンの出力状態に
よって前記噴射形態の変更制御が正常に行なわれている
か否かを監視するものであり、エンジンを始動してから
未だ当該制御の異常診断が完了していないときにモニタ
条件が成立する。
【００５４】前記モニタ条件が成立しているときにはス
テップＳ６に進み、ポスト噴射形態がモニタ用に変更さ
れる。すなわち、ポスト噴射量Ｑr2の増量（＋Ｑα）及
びポスト噴射時期Ｔr2の遅角（＋Ｔα）であり、このポ
スト噴射時期Ｔr2は例えばＡＴＤＣ５０゜ＣＡ〜ＡＴＤ
Ｃ１００゜ＣＡとする。ポスト噴射量Ｑr2の増量及びポ
スト噴射時期Ｔr2の遅角はポスト噴射燃料がそのまま燃
焼室で燃焼することによってエンジンの軸トルクの上昇
を招かないようにしながら、排気ガス中のＨＣ量を増や
してモニタを容易にするためである。すなわち、排気還
流による軸トルクの変化のみをみようとするものであ
る。
【００５５】続くステップＳ７においてエンジンの出力
状態に基いてメイン噴射量Ｑr1のＦ／Ｂ（フィードバッ
ク）補正値Ｑr1F/Bを設定し、メイン噴射量Ｑr1の補正
（Ｑr1←Ｑr1＋Ｑr1F/B）を行なう（ステップＳ８）。
そうして、モニタ許可フラグＦmonをオン（Ｆmon←１）
するとともに、モニタ回数Ｎをインクリメントし、ステ
ップＳ１１に進む（ステップＳ９，Ｓ１０）。
【００５６】すなわち、モニタ用の噴射量Ｑr2及び噴射
時期Ｔr2でポスト噴射が行なわれてメイン噴射量Ｑr1が
エンジンの出力状態に基いてフィードバック補正される
とともに、このモニタ用のポスト噴射が行なわれる度に
モニタ回数Ｎが加算される。このモニタ回数Ｎはモニタ
用のポスト噴射回数である。
【００５７】−Ｆ／Ｂ補正値Ｑr1F/B設定フロー− 前記Ｆ／Ｂ補正値Ｑr1F/Bの設定フローは図５に示され
ている。スタート後のステップＳＡ１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
み込む。続くステップＡＳ２において、ポスト噴射の影
響がエンジン出力に現れる時間帯Ｔｚを設定する。すな
わち、ポスト噴射が行なわれると、それによって排気ガ
スのＨＣ濃度が増大し、その排気ガスの一部が吸気系に
還流され、そのときに吸気行程にある気筒の燃焼室に吸
入されて、その還流排気ガス中のＨＣがインジェクタ５
によって噴射された燃料と共に燃焼することなる。従っ
て、ポスト噴射による排気ガス中のＨＣの増大の影響が
エンジン出力に現れるまでに遅れがある。
【００５８】そこで、ポスト噴射から当該影響が現れ始
めるまでの時間Ｔz1及びその影響がなくなるまでの時間
Ｔz2をマップにより設定する。このマップは影響出始め
時間Ｔz1及びその影響消滅時間Ｔz2をエンジン回転数及
びアクセル開度に対応させて予め実験により求めて電子
的に格納したものであり、影響出始め時間Ｔz1及びその
影響消滅時間Ｔz2は、エンジン回転数が高いほど、また
アクセル開度が大きいほど早くなり、また、時間帯Ｔｚ
はエンジン回転数が高いほど、またアクセル開度が大き
いほど短くなる。
【００５９】続くステップＳＡ３でエンジンの軸トルク
の変動値ΔＮｅの目標値ΔＮerefを設定する。この変動
値ΔＮｅは図１０に示すように圧縮行程上死点からＡＴ
ＤＣ９０゜ＣＡまでの時間であり、クランク角センサ９
の出力によって求める。エンジンの軸トルクが大きくな
るほどクランクの角速度は大きくなり、圧縮行程上死点
からＡＴＤＣ９０゜ＣＡまでの時間は短くなる、すなわ
ち、変動値ΔＮｅは小さくなるから、この変動値ΔＮｅ
はエンジン出力に対応したものである。目標変動値ΔＮ
erefは、ポスト噴射を実行しないときの、すなわち、ス
テップＳ１７で設定されたメイン噴射だけを行なったと
きに予測される変動値であり、マップから読み込む。こ
のマップは、メイン噴射量Ｑr1及び噴射時期Ｔr1に応じ
て実験的に決定した目標変動値ΔＮerefを記憶したもの
である。
【００６０】続くステップＳＡ４でモニタ用のポスト噴
射の実行が確認され、ステップＳＡ５でその終了が確認
されると、ステップＳＡ６でタイマ値Ｔ１をインクリメ
ントする。続くステップＳＡ７でタイマ値Ｔ１がポスト
噴射影響の出始め時間Ｔz1に達したことが確認される
と、ステップＳＡ８で今膨張行程にある気筒がＡＴＤＣ
９０゜ＣＡに至った時点で、ステップＳＡ９に進んでＡ
ＴＤＣ０゜ＣＡからＡＴＤＣ９０゜ＣＡまでの時間、す
なわち変動値ΔＮｅがクランク角センサ９の出力により
算出されて記憶される。この変動値ΔＮｅの算出及び記
憶はタイマ値Ｔ１がポスト噴射影響の消滅時間Ｔz2にな
るまで行なわれる（ステップＳＡ１０）。
【００６１】続くステップＳＡ１１で前記時間帯Ｔｚの
期間に記憶した変動値ΔＮｅを積算し該変動値ΔＮｅの
平均値ΔＮｅavを求める。続くステップＳＡ１２で、前
記目標変動値ΔＮerefと実際の平均変動値ΔＮｅとの差
に基いてマップからＦ／Ｂ補正値Ｑr1F/Bが演算され
る。このマップは、図１１に例示するように目標変動値
ΔＮerefが実際の平均変動値ΔＮｅavよりも多いときに
はその差が大きいほどＦ／Ｂ補正値Ｑr1F/Bがマイナス
方向に大きくなり、目標変動値ΔＮerefが実際の平均変
動値ΔＮｅavよりも少ないときにはその差が大きいほど
Ｆ／Ｂ補正値Ｑr1F/Bがプラス方向に大きくなるように
設定されている。但し、目標変動値ΔＮerefと実際の平
均変動値ΔＮｅavとの偏差が小さいところには不感帯が
設けられている。
【００６２】しかる後、ステップＳＡ１３でタイマ値Ｔ
１及び変動値ΔＮｅの記憶をクリアする。
【００６３】従って、クランク角センサ９は、エンジン
の出力状態を検出する、すなわち、軸トルクの状態に関
する物理量を検出する出力状態検出手段を構成してい
る。
【００６４】−異常診断− 図６には図４のステップＳ１４に続いて行なわれる異常
診断フローが記載されている。すなわち、ステップＳ１
８でモニタ許可フラグＦmonのオンを確認し、ステップ
Ｓ１９でモニタ回数（モニタ用ポスト噴射回数）Ｎが所
定回数Ｎｏに達しているか否かを確認する。モニタ回数
Ｎが所定回数Ｎｏに達していなければ、その回数Ｎｏに
達するまで各回のモニタ用ポスト噴射によって求められ
たＦ／Ｂ補正値Ｑr1F/Bを積算する（ステップＳ２
０）。
【００６５】モニタ回数Ｎが所定回数Ｎｏに達したとき
は、ステップＳ２１でＦ／Ｂ補正値Ｑr1F/Bの積算値Σ
Ｑr1F/Bが所定値ｍよりも小さいか否かを判別し、小の
場合にはステップＳ２２に進んで正常判定を行ない、否
の場合はステップＳ２３に進んで劣化判定のワーニング
を出し、しかる後、ステップＳ２４でモニタ許可フラグ
Ｆmon及びモニタ回数Ｎをクリアする。積算値ΣＱr1F/B
が所定値ｍよりも小さい（マイナスの値）ということ
は、ポスト噴射によって排気ガス中のＨＣ量が予定通り
に増え、それが還流されてエンジンの出力に反映されて
いるということであり、従って正常と判定することがで
きるものである。
【００６６】前記ステップＳ２１〜Ｓ２３は異常判定手
段を構成している。
【００６７】以上のように、ポスト噴射が実行されたと
きには排気ガス中のＨＣ量が増大するが、ＨＣ量が予定
通りに増大したか否かの診断に、その排気ガスが還流さ
れた結果のエンジンの出力状態が用いられるから、排気
ガスの成分濃度を検出するセンサは当該診断に必要がな
く、また、排気ガス温度の高低も問題にならない。これ
により、制御の診断誤差が回避されるものである。
【００６８】−メイン噴射の補正− 次に前記Ｆ／Ｂ補正値Ｑr1F/Bを用いたメイン噴射量Ｑr
1の補正について図７に示すフローチャートに沿って説
明する。すなわち、図４のステップＳ１４に続くステッ
プＳＢ１８でモニタ許可フラグＦmonのオンを確認し、
ステップＳＢ１９でモニタ回数（モニタ用ポスト噴射回
数）Ｎが所定回数Ｎ１に達しているか否かを確認する。
モニタ回数Ｎが所定回数Ｎ１に達していなければ、その
回数Ｎ１に達するまで各回のモニタ用ポスト噴射によっ
て求められたＦ／Ｂ補正値Ｑr1F/Bを積算する（ステッ
プＳＢ２０）。
【００６９】モニタ回数Ｎが所定回数Ｎ１に達したとき
は、ステップＳＢ２１でＦ／Ｂ補正値Ｑr1F/Bの積算値
ΣＱr1F/Bを回数Ｎ１で除してなる平均値Ｑr1F/Bを求め
る。続くステップＳＢ２２で今回の平均値Ｑr1F/Bに前
回の平均値Ｑr1F/Bを反映させるなまし処理を行なって
Ｆ／Ｂ補正値の学習値Ｑr1lernを求める。続くステップ
ＳＢ２３で学習値Ｑr1lernに基いて図９に例示するメイ
ン噴射量Ｑr1マップを補正し、しかる後、ステップＳＢ
２４でモニタ許可フラグＦmon及びモニタ回数Ｎをクリ
アする。
【００７０】前記ステップＳＢ２１〜ＳＢ２３は補正手
段を構成している。
【００７１】従って、このメイン噴射量Ｑr1の補正にお
いても、先に説明した異常診断の場合と同様にポスト噴
射によって排気ガス中のＨＣ量が増大するときに、その
排気ガスが還流された結果のエンジンの出力状態が用い
られるから、排気ガスの成分濃度を検出するセンサは当
該補正に必要がなく、また、排気ガス温度の高低も問題
にならない。従って、補正の精度が高まることになる。
【００７２】また、メイン噴射だけを行なった場合を目
標変動値ΔＮerefとしているから、Ｆ／Ｂ補正値Ｑr1F/
Bの学習値Ｑr1lernによるメイン噴射量Ｑr1マップの補
正は、ポスト噴射によるエンジン出力の余分な上昇を抑
えるものになる。すなわち、ポスト噴射を行なっても、
エンジン出力自体は上昇せず、排気ガスの組成が変化す
る（ＨＣ成分及びＣＯ成分が増量する）だけになる。
【００７３】なお、メイン噴射の後にポスト噴射を行な
った場合に予測されるエンジン出力状態に基いて目標変
動値ΔＮerefを設定し、メイン噴射量のＦ／Ｂ補正値の
学習値でメイン噴射量Ｑr1マップの補正をするようにす
れば、ポスト噴射によって排気ガス中のＨＣの増量を図
ると共に、エンジン出力を上昇させる場合の該エンジン
出力安定化に繋がる。
【００７４】また、メイン噴射の後にポスト噴射を行な
った場合に予測されるエンジン出力状態に基いて目標変
動値ΔＮerefを設定し、ポスト噴射量のＦ／Ｂ補正値の
学習値でポスト噴射量Ｑr2マップの補正をするようにす
れば、ポスト噴射によって排気ガス中のＨＣの増量を図
ると共に、エンジン出力を上昇させる場合の該エンジン
出力安定化に繋がるとともに、排気ガス中のＨＣ量の安
定化に繋がる。
【００７５】また、上記実施形態はメイン噴射後にポス
ト噴射を行なう例であるが、吸気行程の始めからメイン
噴射前までの期間に燃料を噴射するプレ噴射を行なうこ
とによって排気ガス中のＨＣ量を増やす場合でも前記ポ
スト噴射の場合に倣って処理することにより、同様の効
果を上げることができる。
【００７６】また、上記実施形態では噴射量をフィード
バック補正し、また噴射量マップを補正するようにした
が、噴射時期をフィードバック補正し、また噴射時期マ
ップを補正するようにしてもよい。
【００７７】−メイン噴射の多段噴射について− また、上記実施形態はメイン噴射のみの噴射形態とメイ
ン噴射及びポスト噴射の両方を行なう噴射形態との間で
の変更に関するが、メイン噴射（圧縮行程上死点付近で
行なう燃料噴射であり、ポスト噴射又はプレ噴射の存在
の有無は問題としない）の噴射形態を変更して排気ガス
のＨＣ濃度を変更する場合にも本発明は適用することが
できる。すなわち、メイン噴射として多段噴射を採用
し、その噴射回数及びその噴射時期の少なくとも一方を
変更するというものである。
【００７８】ここでいう多段噴射は、メイン噴射燃料を
圧縮行程上死点付近において燃焼室での燃料の燃焼が継
続するように複数回に分割して噴射するというものであ
る。各回の噴射の開弁時間は８００μ秒以下、噴射中断
時間（インジェクタ５の噴孔が閉じてから次に開くまで
の時間）Δｔは１００〜１０００μ秒とすることが好ま
しい。２回目の噴射は圧縮行程上死点以降に行なうこと
が好ましい。この分割噴射の基本的作用は次の通りであ
る。
【００７９】インジェクタ５の噴孔から噴出した燃料は
全体として円錐形状の噴霧を形成しながら燃焼室４に広
がるとともに、空気との摩擦により分裂を繰り返して微
小な油滴になり、それらの油滴の表面から燃料が蒸発し
て燃料蒸気が生成される。その際、燃料が分割して噴射
されることで、最初に噴射された燃料による予混合燃焼
の割合は相対的に少なくなり、燃焼初期に燃焼圧や燃焼
温度が過度に上昇することがなくなるので、ＮＯｘの生
成が低減する。
【００８０】噴射中断時間Δｔが１００μ秒以上に設定
されているので、先に噴射された燃料油滴に後から噴射
された燃料油滴が追いつくことは殆どない。特に、２回
目の噴射を圧縮行程上死点以降に行なえば、この２回目
の噴射燃料が直ちに燃焼し、燃焼室４の圧力が大きく上
昇して圧縮空気の粘性が高くなるので、３回目の噴射燃
料の油滴は直ちに減速され、先に噴射された燃料の油滴
に追いつくことはない。各回の開弁時間が略８００μ秒
以下に設定されているので、各回の燃料噴射量が少な
く、その燃料噴霧中での油滴同士の再結合も最小限に抑
制されるので、例えば燃圧を高めて燃料の噴出速度を大
きくすることにより、燃料の微粒化ひいては気化霧化を
十分に促進して、燃料蒸気と空気との混合状態を大幅に
改善することができる。噴射中断時間Δｔが１０００μ
秒以下に設定されているので、先に噴射された燃料の燃
焼が終了する前に次の噴射燃料が燃焼し始めるというよ
うに、各噴射による燃料が途切れることなく良好に燃焼
される。
【００８１】要するに、メイン噴射を分割して行うこと
により、噴射された燃料の燃焼状態を極めて良好なもの
にして、燃費改善とスモーク生成の抑制とを実現でき
る。また、噴射終了時期は相対的に遅くなるものの、そ
の間に断続的に噴射される燃料は上述の如く良好に気化
霧化されて拡散燃焼するので、燃料噴射時期を遅角補正
した場合のように燃焼状態が悪くなることはなく、むし
ろ、燃焼室４の圧力が相対的に長い間、高い状態に維持
されて、燃焼ガスの膨張力が極めて有効にピストン３に
伝達されるようになり、機械効率の向上によっても燃費
の改善が図られる。
【００８２】そうして、前記多段噴射の場合は、燃料が
良好に燃焼されるため、燃料を一括噴射した場合に比べ
て排気ガス中のＨＣ量が減少するが、噴射回数を増やし
た場合及び噴射中断時間Δｔを長くした場合のいずれに
おいても、燃焼の終了時期が遅くなって、排気ガス中の
ＨＣ量が増える。
【００８３】メイン噴射の分割回数及び噴射中断時間Δ
ｔが排気ガス中のＨＣ量に及ぼす影響は図１２に示され
ている。これは、エンジン１の目標トルクに対応する基
本噴射量の燃料を略圧縮行程上死点から一括して噴射し
た場合（以下、一括噴射という）、２回に等分割して噴
射した場合（以下、２分割噴射という）、３回に等分割
して噴射した場合（以下、３分割噴射という）の各々に
ついて、噴射中断時間Δｔを変更し、これに伴い変化す
る噴射終了時のクランク角度（終了ＣＡ）と、排気温度
との関係を調べたものである。２分割噴射では、Δｔ＝
３５０，４００，７００，９００μsecについて調べ、
３分割噴射では、Δｔ＝４００，５５０，７００，９０
０μsecについて調べた。
【００８４】同図によれば、一括噴射の方が分割噴射よ
りも排気ガス中のＨＣ量が多くなり、２分割噴射よりも
３分割噴射の方がＨＣ量が多くなり、また、２分割噴射
及び３分割噴射では、噴射中断時間Δｔを拡げた方がＨ
Ｃ量が多くなることが分かる。従って、メイン噴射形態
を変更して排気ガス中のＨＣ量を変化させ、そのときの
排気ガスの還流によるエンジン出力状態の変化に基いて
当該変更制御の異常診断又は制御の補正を行なうことが
できる。
【００８５】（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１３のフ
ローチャートに沿って説明する。尚、この制御は所定時
間毎に実行される。
【００８６】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ＳＣ２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ＥＧＲ率EGRbを読み込む。
このマップは、図１４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ＥＧＲ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。
【００８７】続いて、ステップＳＣ３では、前記ステッ
プＳＣ２と同様にアクセル開度とエンジン回転数とに基
づいて、マップから目標新気量ｑを読み込む。ここで、
新気量とは燃焼室４に吸入される吸気のうち還流排気ガ
スを除いたもので、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Ｅ
ＧＲ率EGRbのマップと同様にメモリに格納されており、
図１５に例示するように目標新気量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。
【００８８】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ＮＯｘの
生成を抑制できるが、その反面、図１６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ＳＣ
２，ＳＣ３における基本ＥＧＲ率EGRb及び目標新気量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。
【００８９】続くステップＳＣ４では、エアフローセン
サ出力から求められる実新気量を目標新気量ｑから減算
した新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１７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、目標新気量ｑが実新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、目標新気量ｑ
が実新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されている。但し、目標新気量ｑが
実新気量に近いところには不感帯がある。
【００９０】続いて、ステップＳＣ５では、前記ステッ
プＳＣ２で設定した基本ＥＧＲ率EGRbにステップＳＣ４
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EGRtを演算する。
【００９１】そうして、続くステップＳＣ６において、
エンジン出力状態によるモニタ中か否かを判別する。モ
ニタ中であればステップＳＣ７に進んで目標ＥＧＲ率EG
Rtが所定のモニタ限界ＥＧＲ率EGRmonよりも小さいか否
かを判別する。小であればステップＳＣ８に進んで目標
ＥＧＲ率EGRtをモニタ限界ＥＧＲ率EGRmonに変更し、ス
テップＳＣ９に進んで、変更された目標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、Ｅ
ＧＲ弁２４を駆動し、しかる後にリターンする。モニタ
中でないとき、並びに目標ＥＧＲ率EGRtがモニタ限界Ｅ
ＧＲ率EGRmon以上であるときには、ステップＳＣ５で設
定した目標ＥＧＲ率EGRtによってＥＧＲ弁２４を駆動す
る。
【００９２】このようなＥＧＲ制御によれば、モニタ中
にＥＧＲ率が小さいときにはこれが増大変更されるた
め、つまりＥＧＲ量が増量されるため、燃焼状態の変更
による排気ガス中のＨＣの増量が排気ガスの還流によっ
てエンジン出力に反映され、制御の診断誤差、補正不良
が少なくなる。
【００９３】図１４のフローにおけるＳＣ６〜ＳＣ７の
各ステップにより、モニタ中に排気還流量が少ないとき
の排気還流量を変更する排気還流量変更手段が構成され
ている。
【００９４】なお、本発明はディーゼルエンジンだけで
なく、ガソリンエンジンにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの
制御装置の全体構成を示す図。
【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）でそれぞれ示す説明
図。
【図３】ＥＧＲ弁及びその駆動系の構成図。
【図４】異常診断及び補正制御のための処理手順を示す
フローチャート図。
【図５】異常診断及び補正制御のためのフィードバック
補正値算出の処理手順を示すフローチャート図。
【図６】異常診断の処理手順を示すフローチャート図。
【図７】補正制御の処理手順を示すフローチャート図。
【図８】基本燃料噴射量Ｑbaseを設定するマップの一例
を示す図。
【図９】メイン噴射量Ｑr1を設定するマップの一例を示
す図。
【図１０】エンジンの軸トルクの変動値ΔＮｅを説明す
るための軸トルクの経時変化を模式的に示すグラフ図。
【図１１】Ｆ／Ｂ補正値Ｑr1F/Bを設定するマップの一
例を示す図。
【図１２】燃料噴射の分割回数及び噴射中断時間が排気
ガスのＨＣ濃度に及ぼす影響を示すグラフ図。
【図１３】ＥＧＲ制御の処理手順を示すフローチャート
図。
【図１４】ＥＧＲ率を設定するマップの一例を示す図。
【図１５】目標新気量を設定するマップの一例を示す
図。
【図１６】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１７】ＥＧＲフィードバック補正値を設定するマッ
プの一例を示す図。
【符号の説明】
Ａ 排気浄化装置 １ ディーゼルエンジン ２ 気筒 ４ 燃焼室 ５ インジェクタ（燃料噴射弁） １４ 吸気絞り弁（吸気量調整手段） １７ 温度センサ １８ Ｏ2センサ ２０ 排気通路 ２２ 触媒コンバータ（ＮＯｘトラップ材及び触媒） ２３ ＥＧＲ通路（排気還流通路） ２４ ＥＧＲ弁（排気還流量調節手段） ３５ ＥＣＵ（コントロールユニット）
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/40 Ｆ０２Ｄ 41/40 Ｄ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｎ ３０１Ｗ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｌ ５５０Ｇ ５７０ ５７０Ｄ ５７０Ｊ ５７０Ｋ (72)発明者 清野 有介 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 小林 明宏 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 BA04 BA05 BA06 EA04 EC02 FA18 GA04 GA05 GA15 GA21 3G084 AA01 BA08 BA13 BA15 BA20 DA02 DA10 DA27 DA33 EA04 EA07 EA11 EB11 EB17 EB24 EB25 EC02 EC03 FA08 FA10 FA11 FA13 FA28 FA29 FA32 FA37 FA38 3G092 AA01 AA02 AA06 AA17 AA18 BA09 BB01 BB06 BB13 DB03 DC03 DC09 DG06 DG09 EA01 EA03 EA04 EA17 EB04 EC01 FB03 FB04 HA01X HA01Z HA05Z HA06Z HA16Z HB01X HB02X HC09X HD04X HD04Z HD05Z HD07X HD07Z HE03Z HE06Z HF08Z 3G301 HA01 HA02 HA11 HA13 JA02 JA08 JA24 JB02 JB09 KA21 LA00 LB13 LC01 LC07 MA11 MA19 MA23 MA26 NA01 NA08 NB11 NB15 NC02 NC08 ND17 ND21 NE23 NE25 PA01A PA04Z PA07Z PA11Z PB03A PD01Z PD03A PD15Z PE03Z PE04Z PE06A PE06Z PE07A PF03Z

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの燃焼室に燃料を供給する燃料
    噴射弁と、前記エンジンの運転状態に応じて排気ガスの
    ＨＣ濃度が変化するように前記燃焼室から排出される排
    気ガスの組成を変更する制御手段と、前記排気ガスの一
    部を前記エンジンの吸気系に還流する排気還流手段とを
    備えているエンジンの制御装置の異常診断装置であっ
    て、 前記エンジンの出力状態を検出する出力状態検出手段
    と、 前記排気ガス組成の変更制御後に前記出力状態検出手段
    によって検出されるエンジンの出力状態が前記還流排気
    ガスのＨＣ濃度の変化に対応する所定の変化をしていな
    いときに前記変更制御に異常があると判定する異常判定
    手段とを備えていることを特徴とするエンジンの制御装
    置の異常診断装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載されているエンジンの制
    御装置の異常診断装置において、 前記出力状態検出手段は、前記エンジンの軸トルクの状
    態に関する物理量を検出するものであり、 前記異常判定手段は、前記出力状態検出手段によって検
    出される軸トルクの状態に関する物理量に基いて異常判
    定をすることを特徴とするエンジンの制御装置の異常診
    断装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載されているエンジンの制
    御装置の異常診断装置において、 前記燃料噴射弁は、燃料を前記エンジンの気筒内燃焼室
    に直接噴射するように設けられ、 前記制御手段は、吸気行程の始めから排気行程の終わり
    までの間における燃料の噴射回数及び噴射時期を前記エ
    ンジンの運転状態に応じて制御するものであることを特
    徴とするエンジンの制御装置の異常診断装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載されているエンジンの制
    御装置の異常診断装置において、 前記異常判定手段による判定の際の前記排気還流手段に
    よる排気還流量が所定値以下のときに該排気還流量を増
    大させる排気還流量変更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の異常診断装置。
  5. 【請求項５】 エンジンの燃焼室に燃料を供給する燃料
    噴射弁と、前記エンジンの運転状態に応じて排気ガスの
    ＨＣ濃度が変化するように前記燃焼室から排出される排
    気ガスの組成を変更する制御手段と、前記排気ガスの一
    部を前記エンジンの吸気系に還流する排気還流手段とを
    備えているエンジンの制御装置において、 前記エンジンの出力状態を検出する出力状態検出手段
    と、 前記排気ガス組成の変更制御による前記還流排気ガスの
    ＨＣ濃度の変化に伴うエンジン出力状態の変化を前記出
    力状態検出手段によって検出し、該エンジンの出力状態
    の変化に基いて前記変更制御を補正する補正手段とを備
    えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
  6. 【請求項６】 エンジンの燃焼室に燃料を供給する燃料
    噴射弁と、前記エンジンの運転状態に応じて排気ガスの
    ＨＣ濃度が変化するように前記燃焼室から排出される排
    気ガスの組成を変更する制御手段と、前記排気ガスの一
    部を前記エンジンの吸気系に還流する排気還流手段とを
    備えているエンジンの制御装置において、 前記エンジンの出力状態を検出する出力状態検出手段
    と、 前記排気ガス組成の変更制御による前記還流排気ガスの
    ＨＣ濃度の変化に伴うエンジン出力状態の変化を前記出
    力状態検出手段によって検出し、該エンジンの出力状態
    の変化に基いて、該出力状態が所定の状態になるように
    前記燃料噴射弁による燃料噴射量をフィードバック制御
    する噴射量制御手段とを備えていることを特徴とするエ
    ンジンの制御装置。
  7. 【請求項７】 エンジンの燃焼室に燃料を供給する燃料
    噴射弁と、前記エンジンの運転状態に応じて排気ガスの
    ＨＣ濃度が変化するように前記燃焼室から排出される排
    気ガスの組成を変更する制御手段と、前記排気ガスの一
    部を前記エンジンの吸気系に還流する排気還流手段とを
    備えているエンジンの制御装置の異常診断装置であっ
    て、 前記エンジンの出力状態を検出する出力状態検出手段
    と、 前記排気ガス組成の変更制御による前記還流排気ガスの
    ＨＣ濃度の変化に伴うエンジン出力状態の変化を前記出
    力状態検出手段によって検出し、該エンジンの出力状態
    の変化に基いて、該出力状態が所定の状態になるように
    前記燃料噴射弁による燃料噴射量をフィードバック制御
    する噴射量制御手段と、 前記燃料噴射量のフィードバック制御量が所定範囲外に
    あるときに前記変更制御の異常を判定する異常判定手段
    とを備えていることを特徴とするエンジンの制御装置の
    異常診断装置。
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