JP2001159363A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 追加燃料噴射実施時の機関燃料消費量増大を
抑制する。 【解決手段】 ディーゼル機関１の電子制御ユニット
（ＥＣＵ）３０により各気筒の筒内燃料噴射弁１１１と
可変バルブタイミング装置５０とを制御する。ＥＣＵ
は、排気通路３に配置したＮＯX 吸蔵還元触媒７０から
吸収したＮＯX を放出させるべきときには、筒内燃料噴
射弁から主燃料噴射に加えて、膨張行程または排気行程
に追加燃料噴射を行い排気空燃比を理論空燃比以下にす
るとともに、追加燃料噴射時には可変バルブタイミング
装置により各気筒の吸気弁バルブタイミングを遅角す
る。これにより、気筒内に充填される吸入空気量がポン
ピングロスを生じることなく減少低減されるため、排気
空燃比を理論空燃比以下にするために必要な追加燃料噴
射量が減少し、追加燃料噴射実施時の機関燃料消費量増
大が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関し、詳細には排気通路に配置した排気浄化触媒
に必要に応じて理論空燃比またはリッチ空燃比の排気を
供給する排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】リーン空燃比下で排気中のＮＯX を浄化
する排気浄化触媒が知られている。この種の排気浄化触
媒としては、例えば排気の空燃比がリーン空燃比のとき
に排気中のＮＯX を吸収し、排気空燃比が理論空燃比以
下に低下したときに吸収したＮＯX を放出するとともに
還元浄化するＮＯX 吸蔵還元触媒や、排気中の炭化水素
や還元剤成分を吸着し、リーン空燃比下で排気中のＮＯ
X と吸着した炭化水素等とを選択的に反応させてＮＯX
を還元するＮＯX 選択還元触媒等がある。
【０００３】上記のようにＮＯX を浄化する排気浄化触
媒では、例えばＮＯX 吸蔵還元触媒では吸収したＮＯX
を放出、還元浄化する際に、またＮＯX 選択還元触媒で
は炭化水素等を選択還元触媒に吸着させるために、それ
ぞれ定期的に理論空燃比またはリッチ空燃比の炭化水素
等を多く含む排気を排気浄化触媒に供給する必要があ
る。
【０００４】ディーゼル機関等のように筒内に直接燃料
を噴射する筒内燃料噴射弁を有する機関では、主燃料噴
射に加えて膨張または排気行程に追加燃料噴射を実施す
ることにより、筒内で燃焼する（すなわち出力トルクを
増大させる）ことなく燃料を気化させて排気とともに触
媒に供給することが可能である。これにより、機関出力
トルクの大幅な変動を生じることなく排気浄化触媒に理
論空燃比またはリッチ空燃比の炭化水素等を多く含む排
気を供給することが可能となる。
【０００５】ディーゼル機関に関するものではないが、
追加燃料噴射により排気浄化触媒に供給する排気の空燃
比を理論空燃比以下にする内燃機関の例としては、例え
ば特開平９−３２６１９号公報に記載されたものがあ
る。同公報の内燃機関では、ガソリン機関の気筒の膨張
行程または排気行程中に筒内に複数回追加燃料噴射を行
うことにより、気筒内で燃焼することなく気化した燃料
を排気とともに排気浄化触媒に到達させ、排気浄化触媒
で燃焼させることにより排気浄化触媒の昇温と触媒に付
着した浄化能力低下物質の分解とを行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平９−３２６
１９号公報では、内燃機関としてガソリンエンジンを使
用して、追加燃料噴射を行うことにより気化した燃料を
排気浄化触媒に到達させている。ところが、排気浄化触
媒に理論空燃比またはリッチ空燃比の排気を到達させる
ためにディーゼル機関で追加燃料噴射を行おうとする
と、ガソリン機関の場合に較べて極めて多量の燃料を追
加燃料噴射で気筒に供給する必要が生じる。
【０００７】通常、ディーゼル機関は極めてリーンな空
燃比で運転されている。例えばディーゼル機関の常用運
転領域における運転空燃比は約３０程度の極めてリーン
な空燃比になっている。このため、ディーゼル機関にお
いて追加燃料噴射により排気空燃比を理論空燃比以下
（理論空燃比またはリッチ空燃比）にするためには追加
燃料噴射により主燃料噴射量とほぼ同程度の量の燃料を
噴射する必要がある。
【０００８】ところが、ディーゼル機関では追加燃料噴
射により多量の燃料を噴射すると、噴射された燃料が液
状のまま直接気筒内壁に到達してしまい気筒壁面の潤滑
油膜を洗い流してしまう、いわゆるボアフラッシングが
生じ、潤滑が悪化する問題がある。ボアフラッシングの
発生を防止するためには、ピストンが膨張行程または排
気行程の上死点付近にあるときに追加燃料噴射を行い、
噴射した燃料のほぼ全量がピストン上面の燃焼室に入
射、気化するようにすれば良い。しかし、例えば膨張行
程上死点付近で追加燃料噴射を行なうと主燃料噴射によ
り噴射された燃料の燃焼時期と追加燃料噴射時期とが接
近するために追加燃料噴射により噴射された燃料の一部
が燃焼してしまい、排気スモークが発生する問題が生じ
る。また、排気行程上死点付近で追加燃料噴射を行なう
と、排気弁と吸気弁との両方が開弁するバルブオーバラ
ップ期間中に追加燃料噴射を行なうことになるため、追
加燃料噴射により噴射された燃料が吸気ポートに逆流し
て吸気行程時に再度気筒内に吸入されるようになり、追
加燃料噴射で噴射された燃料が気筒の次のサイクルに残
留するようになる。気筒内に追加噴射による未燃燃料が
残留すると、残留燃料が圧縮行程中に燃焼を開始する異
常燃焼が生じたり、残留燃料の燃焼による機関出力トル
ク変動が生じたりする問題がある。
【０００９】また上記問題に加えて、ディーゼル機関で
は排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にするた
めには比較的多量の追加燃料噴射を行なう必要があるた
め、追加燃料噴射の実施により燃料消費量が大幅に増大
してしまう問題がある。追加燃料噴射量が多量になるこ
とを防止するためには、例えばディーゼル機関の吸気通
路にスロットル弁を設け、追加燃料噴射を行う際に吸入
空気量を絞ることも考えられる。しかし、この場合には
吸入空気量絞りによるポンピングロスが増大するため、
吸入空気量を絞っても機関の燃料消費量の増大を抑制す
ることができない問題が生じる。
【００１０】本発明は、上記問題に鑑み追加燃料噴射に
より内燃機関の排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空
燃比にする際に、ボアフラッシングや燃料消費量の増大
を防止可能な手段を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を
有する内燃機関の排気通路に配置された排気浄化触媒
と、必要に応じて前記排気浄化触媒に供給される排気の
空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にする際に、主
燃料噴射に加えて前記筒内燃料噴射弁から気筒の膨張ま
たは排気行程中に追加燃料噴射を行う制御手段と、を備
えた内燃機関の排気浄化装置において、更に、吸気弁と
排気弁との少なくとも一方のバルブタイミングを変更可
能な可変バルブタイミング手段を備え、該可変バルブタ
イミング手段は、前記制御手段が前記追加燃料噴射を行
うときには、追加燃料噴射を行わないときに較べて気筒
内に吸入される空気量が減少するように吸気弁と排気弁
との少くとも一方のバルブタイミングを変更する、内燃
機関の排気浄化装置が提供される。
【００１２】すなわち、請求項１の発明では追加燃料噴
射を行う場合には、可変バルブタイミング手段により吸
気弁と排気弁との少なくとも一方のバルブタイミングが
変更され、気筒内に吸入される空気量が低減される。こ
のため、追加燃料噴射を実施する場合に少ない燃料で排
気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にすることが
できるようになり、多量の燃料を噴射することによるボ
アフラッシングの発生や燃料消費量の増大を防止するこ
とができる。
【００１３】この場合、バルブタイミングの変更は吸気
弁と排気弁とのうちいずれか一方について行うものであ
っても良いし、両方について行うものであっても良い。
バルブタイミングの変更による吸入空気量の低減は、例
えば吸気弁の閉弁時期を遅角させることにより行う。吸
気弁閉弁時期を遅角させることにより、気筒が圧縮行程
に入ってから吸気弁が閉するまでの時間が長くなるた
め、一旦気筒に吸入された空気がピストンの上昇ととも
に吸気ポートに押し戻されるようになり、吸気弁閉弁時
に気筒内に充填されている空気量が減少する。
【００１４】請求項２に記載の発明によれば、前記制御
手段は、気筒の膨張または排気行程中に前記追加燃料噴
射を複数回に分けて実施するとともに、１回の追加燃料
噴射で噴射される燃料量を気筒でボアフラッシングが生
じる燃料噴射量より小さく設定する、請求項１に記載の
内燃機関の排気浄化装置が提供される。すなわち、請求
項２の発明では、追加燃料噴射により気筒内に供給され
るべき燃料は複数回の追加燃料噴射に分割して気筒内に
噴射される。これにより、１回に噴射される燃料の量が
低減されるためボアフラッシングの発生を完全に防止す
ることが可能となる。
【００１５】請求項３に記載の発明によれば、更に、前
記排気浄化触媒上流側の機関排気通路に排気空燃比を検
出する空燃比センサを備え、前記制御装置は、前記追加
燃料噴射実施時に前記空燃比センサで検出した排気空燃
比が予め定めたリッチ空燃比になるように追加燃料噴射
により気筒に供給される燃料量を制御する、請求項２に
記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１６】すなわち、請求項３の発明では、追加燃料
噴射実施時に排気空燃比が所定の空燃比になるように追
加燃料噴射の燃料噴射量が空燃比センサ出力に基づいて
フィードバック制御される。このため、追加燃料噴射実
施時に排気空燃比は真に排気浄化触媒に必要とされる空
燃比に制御され、追加燃料噴射により気筒に供給される
燃料量は真に必要な量のみとされ、燃料の過不足が生じ
ない。
【００１７】請求項４に記載の発明によれば、更に、前
記触媒温度を検出する手段を備え、前記制御手段と前記
可変バルブタイミング手段とは、前記検出した触媒温度
が予め定めた温度になるように追加燃料噴射により気筒
に供給される燃料と前記バルブタイミングとをそれぞれ
制御する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提
供される。
【００１８】すなわち、請求項４の発明では、触媒温度
を検出し、この触媒温度が予め定めた値になるようにバ
ルブタイミングと追加燃料噴射の燃料噴射量とが制御さ
れる。排気浄化触媒は、通常触媒の活性化温度以下の温
度では排気浄化作用が低下するため、機関運転中常に触
媒温度を活性化温度以上に維持することが好ましい。し
かし、機関の冷間始動時や排気温度が低い場合には触媒
温度が活性化温度以下になる場合があり、触媒を昇温す
る必要がある。特に、ディーゼル機関では排気温度が低
いため軽負荷運転が続いたような場合には触媒温度が低
下する場合がある。本発明では、例えば触媒温度が低下
したような場合には、触媒温度が所定の温度になるよう
に、機関バルブタイミングの調整と追加燃料噴射とが行
われる。検出した触媒温度に基づいて、触媒温度が所定
の温度以上になるように機関バルブタイミングと追加燃
料噴射量とが調整されるため、触媒には適量の空気（酸
素）と追加燃料噴射により供給された未燃燃料とが到達
するようになるため、排気浄化触媒では燃料が燃焼し、
触媒が短時間て所定の温度まで昇温するようになる。な
お、触媒温度の検出は温度センサ等により直接検出して
も良いし、或いは排気温度を実測により、または運転状
態に基づいて推定し、この排気温度を用いて触媒温度を
推定することにより検出しても良い。
【００１９】請求項５に記載の発明によれば、気筒内に
直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を有する内燃機関の
排気通路に配置された排気浄化触媒と、必要に応じて前
記排気浄化触媒に供給される排気の空燃比を理論空燃比
またはリッチ空燃比にする際に、主燃料噴射に加えて前
記筒内燃料噴射弁から追加燃料噴射を行う制御手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、更に、機関
吸気弁の開弁時期を変更可能な可変バルブタイミング手
段を備え、前記制御手段は、気筒が排気工程にあり気筒
ピストンが、前記追加燃料噴射により噴射された燃料の
気筒内壁への到達を阻止する位置にあるときに前記追加
燃料噴射を行い、前記可変バルブタイミング手段は、前
記制御手段が前記追加燃料噴射を行うときには追加燃料
噴射を行わないときに較べて、吸気弁と排気弁とが同時
に開弁するバルブオーバラップ期間が短くなるように吸
気弁開弁時期を遅延させる、内燃機関の排気浄化装置が
提供される。
【００２０】すなわち、請求項５の発明では気筒が排気
行程にあり、しかも追加燃料噴射により噴射された燃料
が直接気筒内壁に到達しないような位置にピストンがあ
る時、すなわち、例えばピストンが排気行程上死点近く
にあるようなときに追加燃料噴射が行なわれる。これに
より、噴射された燃料のほぼ全量がピストン上面の燃焼
室内に入射し噴射燃料が直接気筒内壁に到達することが
阻止されるようになり、例えば多量の燃料を１回の追加
燃料噴射で噴射するような場合にもボアフラッシングが
発生することが防止される。更に、本発明では追加燃料
噴射を行なう場合にはバルブオーバラップ期間が短くな
るように吸気弁開弁時期が遅延される。排気行程上死点
近くでは吸気弁が開弁を始めるため吸気弁と排気弁との
両方が開弁するバルブオーバラップ期間が生じるが、バ
ルブオーバラップ期間内に追加燃料噴射を行なうと噴射
燃料が気筒内に残留して次サイクルで燃焼するために異
常燃焼や機関出力トルクの変動が生じる。本発明では、
追加燃料噴射を行なう場合には、吸気弁の開弁時期が遅
延されバルブオーバラップ期間が短縮されるため、追加
燃料噴射による気筒内残留燃料が生じることが抑制さ
れ、異常燃焼や機関出力トルクの変動が防止される。ま
た、吸気弁開弁時期とともに吸気弁閉弁時期をも遅延さ
せ、気筒内に吸入される空気量を減少させるようにすれ
ば、追加燃料噴射量を低減して燃料噴射量の増大を防止
することも可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図１は、本発明を自動車
用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成
を示す図である。図１において、１は自動車用内燃機関
を示す。本実施形態では機関１は＃１から＃６の６つの
気筒を備えた６気筒ディーゼル機関とされ、各気筒には
気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁１１１が設
けられている。燃料は高圧燃料噴射ポンプ（図示せず）
から各燃料噴射弁１１１が接続されたコモンレール（蓄
圧室）（図示せず）に圧送され、コモンレールから各燃
料噴射弁１１１により各気筒内に所定のタイミングで噴
射される。
【００２２】図１において２１は各気筒の吸気ポートを
吸気通路２に接続するサージタンク、３１は各気筒の排
気ポートを排気通路３に接続する排気マニホルドであ
る。本実施形態では、機関１の過給を行なう過給機３５
が設けられており、排気通路３は過給機３５の排気出口
に、吸気通路２は過給機３５の吸気吐出口に、それぞれ
接続されている。また、吸気通路２には過給機３５から
供給される吸気の冷却を行なうインタークーラ２５及び
吸気絞り弁２７が設けられている。吸気絞り弁２７は、
機関アイドル運転時等に機関吸入空気量を絞り、後述す
るＥＧＲガス量を増大させるため等に使用される。
【００２３】図１において、３３は機関排気マニホルド
３１と吸気系のサージタンク２１とを接続し機関排気の
一部を吸気系に還流するＥＧＲ通路、３２はＥＧＲ通路
を通る排気を冷却するＥＧＲクーラ、２３はＥＧＲ通路
に配置されたＥＧＲ弁である。ＥＧＲ弁２３はステッパ
モータ、負圧アクチュエータ等の適宜なアクチュエータ
（図示せず）を備え、ＥＣＵ３０からの信号に応じた開
度をとりＥＧＲ通路３３を通って吸気系に還流する排気
（ＥＧＲガス）流量を機関運転状態に応じて制御するも
のである。
【００２４】図１に５０で示すのは、機関のバルブタイ
ミングを変更する可変バルブタイミング装置である。本
実施形態では、可変バルブタイミング装置５０は吸気カ
ムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化
させることにより、無段階に吸気弁の開弁時期と閉弁時
期とを変更可能な形式のものが用いられる。なお、本発
明では、可変バルブタイミング装置５０の種類について
は特に制限はなく、吸気弁と排気弁のうち一方もしくは
両方の開閉タイミングを変更可能なものであれば公知の
いずれの形式のものをも使用することができる。
【００２５】図１に７０で示すのは、排気通路３に配置
されたＮＯX 吸蔵還元触媒である。本実施形態のＮＯX
吸蔵還元触媒７０は、例えばアルミナを担体とし、この
担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮa 、リチウム
Ｌi 、セシウムＣs のようなアルカリ金属、バリウムＢ
a 、カルシウムＣa のようなアルカリ土類、ランタンＬ
a 、セリウムＣｅ、イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少なくとも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴
金属とを担持したものである。ＮＯX 吸蔵還元触媒は流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときに、排気中のＮ
ＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）を硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収
し、流入排気ガスがリッチになると吸収したＮＯX を放
出するＮＯX の吸放出作用を行う。
【００２６】この吸放出のメカニズムについて、以下に
白金ＰｔおよびバリウムＢａを使用した場合を例にとっ
て説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土
類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。流入排
気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空燃比が
リーン空燃比になると）、これら酸素は白金Ｐｔ上にＯ
2 - またはＯ2-の形で付着し、排気中のＮＯX は白金Ｐ
ｔ上のＯ2 - またはＯ2-と反応し、これによりＮＯ2 が
生成される。また、流入排気中のＮＯ2 及び上記により
生成したＮＯ2 は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤
としての酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオン
ＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散する。このため、リーン
雰囲気下では排気中のＮＯ X がＮＯX 吸蔵還元触媒内に
硝酸塩の形で吸収されるようになる。
【００２７】また、流入排気中の酸素濃度が低下すると
（すなわち、排気の空燃比が低下すると）、白金Ｐｔ上
でのＮＯ2 生成量が減少するため、反応が逆方向に進む
ようになり、吸収剤内の硝酸イオンＮＯ3 - はＮＯ2 の
形でＮＯX 吸蔵還元触媒から放出されるようになる。こ
の場合、排気中にＨＣ、ＣＯ等の成分が存在すると白金
Ｐｔ上でこれらの成分によりＮＯ2 が還元される。
【００２８】本実施形態では、機関１としてディーゼル
機関が使用されているため機関排気は通常リーン空燃比
であり、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０は排気中のＮＯX を吸
収する。しかし、ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯ
X 量が増大すると吸収剤（ＢａＯ等）が硝酸イオンで飽
和してしまい、ＮＯX 吸蔵還元触媒が排気中のＮＯXを
吸収できなくなる。そこで、本実施形態ではＮＯX 吸蔵
還元触媒に一定のタイミングで未燃燃料を多く含むリッ
チ空燃比の排気を供給し、ＮＯX 吸蔵還元触媒がＮＯX
で飽和する前に吸収したＮＯX を放出させ、還元浄化す
るようにしてＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸収能力の低
下を防止している。
【００２９】図１に３０で示すのは機関１の電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、本実施形態で
はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵを備えた公知の構成のマイク
ロコンピュータとされ、機関１の燃料噴射制御等の基本
制御を行なう他、後述するようにＮＯX 吸蔵還元触媒７
０から吸収したＮＯX を放出させるべきときに、機関１
の各気筒に追加燃料噴射を行って排気空燃比を理論空燃
比以下にする操作を行う。
【００３０】これらの制御を行なうため、ＥＣＵ３０の
入力ポートには、機関吸気通路に設けられたエアフロー
メータ５１から機関吸入空気量に対応した信号が、また
機関１の冷却水ジャケット（図示せず）に設けた冷却水
温度センサ５３から機関冷却水温度に対応した信号が、
それぞれ図示しないＡＤコンバータを介して入力されて
いる。また、本実施形態では、排気通路３のＮＯX 吸蔵
還元触媒７０入口には排気空燃比に応じた電圧信号を出
力する空燃比センサ４１が、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０出
口には排気温度に応じた電圧信号を出力する排気温度セ
ンサ４３が、それぞれ配置されている。空燃比センサ４
１、排気温度センサ４３の出力は、それぞれ図示しない
ＡＤコンバータを介してＥＣＵ３０の入力ポートに供給
されている。更に、ＥＣＵ３０の入力ポートには、機関
クランク軸（図示せず）近傍に配置された回転数センサ
５５から機関クランク軸一定回転角毎にパルス信号が入
力されている他、本実施形態では、機関１のアクセルペ
ダル（図示せず）近傍に配置したアクセル開度センサ５
７から運転者のアクセルペダル踏込み量（アクセル開
度）を表す電圧信号が図示しないＡＤコンバータを介し
て入力されている。
【００３１】ＥＣＵ３０は、所定間隔毎にエアフローメ
ータ５１出力とアクセル開度センサ５７出力、温度セン
サ５３及び空燃比センサ４１、排気温度センサ４３の出
力をＡＤ変換して吸入空気量Ｇとアクセル開度ＡＣＣ
Ｐ、冷却水温度ＴＷ及び排気空燃比ＡＦ、排気温度ＴEX
としてＥＣＵ３０のＲＡＭの所定領域に格納するととも
に、回転数センサ５５からのパルス信号の間隔から機関
回転数ＮＥを算出し、ＲＡＭの所定の領域に格納してい
る。ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ５７で検出した
アクセル開度ＡＣＣＰと機関回転数ＮＥとに基づいて予
めＲＯＭに格納した関係に基づいて機関基本燃料噴射量
を算出し、この基本燃料噴射量に機関運転状態に応じた
補正を加えて機関の主燃料噴射量Ｑを設定する。なお、
本発明では燃料噴射量の設定方法には特に制限はなく、
ディーゼル機関における公知の設定方法のいずれをも使
用することができる。
【００３２】一方、ＥＣＵ３０の出力ポートは、各気筒
への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御するために、図
示しない燃料噴射回路を介して各気筒の燃料噴射弁１１
１に接続されている他、図示しない高圧燃料ポンプを制
御して、高圧燃料ポンプからコモンレールへの燃料圧送
量を制御している。また、ＥＣＵ３０の出力ポートは更
に、図示しない駆動回路を介してＥＧＲ弁２３のアクチ
ュエータに接続され、ＥＧＲ弁２３を通過するＥＧＲガ
ス量を制御するとともに、図示しない駆動回路を介して
可変バルブタイミング装置５０に接続され、吸気弁バル
ブタイミングを制御している。
【００３３】次に、本実施形態における追加燃料噴射に
ついて説明する。本実施形態では、ＥＣＵ３０はＮＯX
吸蔵還元触媒７０に吸収されたＮＯX の量を推定し、こ
のＮＯX 吸収量が予め定めた値（例えばＮＯX 吸蔵還元
触媒７０が吸収したＮＯX で飽和する量の約７０パーセ
ント程度）に到達する毎に各気筒で追加燃料噴射を行
い、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０からＮＯX を放出させ還元
浄化する。
【００３４】ＮＯX 吸蔵還元触媒７０に吸収されたＮＯ
X 量は、例えば機関運転状態に基づいて推測することが
できる。機関で単位時間当たりに生成されるＮＯX 量は
機関負荷、回転数等の機関運転状態により定まる。ま
た、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０に単位時間当たりに吸収さ
れるＮＯX 量は、機関から単位時間当たりに放出される
ＮＯX 量、すなわち機関の単位時間当たりのＮＯX 生成
量に所定の係数を乗じた値となる。そこで、本実施形態
では、予め機関燃料噴射量（負荷）と回転数との組合せ
を変えて実験を行い、機関が単位時間当たりに放出する
ＮＯX 量を計測しておき、このＮＯX 量と機関負荷、回
転数との関係をＥＣＵ３０のＲＯＭに格納してある。そ
して、機関運転中に一定時間（上記単位時間）毎に実際
の燃料噴射量と機関回転数とに基づいて、単位時間当た
りに機関から放出されるＮＯX 量を算出し、このＮＯX
量に所定の係数を乗じた値を積算する。これにより、算
出された積算値は、ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されたＮ
ＯX 量に一致するようになる。なお、追加燃料噴射が行
われてＮＯX 吸蔵還元触媒７０から吸収したＮＯX が放
出された後はＮＯX 吸蔵還元触媒７０のＮＯX 吸収量は
０にリセットされ、再度ＮＯX 吸収量の積算が開始され
る。
【００３５】なお、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０のＮＯX 吸
収量が増大するにつれて、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０下流
側の排気中のＮＯX 濃度が増大する。そこで、上記のよ
うに機関運転状態に基づいてＮＯX 吸蔵還元触媒７０の
ＮＯX 吸収量を推定する代りに、例えばＮＯX 吸蔵還元
触媒７０の下流側排気通路に排気中のＮＯX 濃度を検出
可能なＮＯX センサを配置し、このＮＯX センサで検出
したＮＯX 濃度が所定値以上になったときに、ＮＯX 吸
蔵還元触媒７０に吸収されたＮＯX 量が増大したと判断
して追加燃料噴射を実施するようにしても良い。
【００３６】ＥＣＵ３０は、上記によりＮＯX 吸蔵還元
触媒７０のＮＯX 吸収量が増大したと判断されたとき
に、各気筒の燃料噴射弁１１１から主燃料噴射に加えて
追加燃料噴射を行うことにより、機関１の排気空燃比を
リッチ空燃比にしてＮＯX 吸蔵還元触媒７０から吸収し
たＮＯX を放出させる。本実施形態では、各気筒の追加
燃料噴射量は、以下に説明するように設定される。
【００３７】すなわち、本実施形態では、エアフローメ
ータ５１で計測した機関の吸気量と、機関の主燃料噴射
における燃料噴射量と追加燃料噴射により機関に供給さ
れた燃料との合計との比（すなわち排気空燃比）が予め
定めた理論空燃比以下の空燃比（本実施形態では、理論
空燃比に近いリッチ空燃比とされる）になるように追加
燃料噴射量が決定される。
【００３８】すなわち、ＥＣＵ３０はエアフローメータ
５１で計測した機関の吸入空気量（グラム／秒）と機関
回転数とに基づいて、機関１回転当たりの機関吸入空気
量Ｇ（グラム／回転）を算出する。次いで、ＥＣＵ３０
はアクセル開度と機関回転数とに基づいて各燃料噴射弁
１１１からの１回当たりの主燃料噴射量を算出し、気筒
数を乗じて機関１回転当たりに主燃料噴射により機関に
供給される燃料合計量Ｑ（グラム／回転）を算出する。
【００３９】機関１回転当たりに追加燃料噴射により機
関１に供給すべき燃料量ＱＡは、吸入空気量Ｇと主燃料
噴射合計量Ｑとに基づいて、 ＱＡ＝（Ｇ／ＡＦ0 ）−Ｑ ……（１） として算出される。ここで、ＡＦ0 は追加燃料噴射によ
り到達すべき目標空燃比である。
【００４０】各燃料噴射弁１１１から、機関１行程サイ
クル当たりに追加燃料噴射により供給すべき燃料量ＱＡ
i は、上記ＱＡを気筒数Ｎ（本実施形態ではＮ＝６）で
割った値、すなわちＱＡi ＝ＱＡ／Ｎとなる。ＱＡ
i は、機関１回転当たりに追加燃料噴射により１つの気
筒に供給すべき燃料量の合計である。
【００４１】ところが、前述したようにディーゼル機関
は通常、空燃比で３０程度の非常にリーンな（希薄な）
空燃比で運転されている。このため、通常の運転を続け
たままで排気空燃比を理論空燃比以下にしようとする
と、追加燃料噴射では主燃料噴射と同程度の多量の燃料
を噴射する必要が生じる。一方、追加燃料噴射が行われ
る膨張行程の後期と排気行程では気筒内の温度が低下し
ており、ピストンも気筒内で下降位置にある。このた
め、多量の燃料をこの時期に気筒内に噴射すると噴射さ
れた燃料はピストン頂面の燃焼室に入射せずに液体のま
ま気筒内壁に到達してしまう、いわゆるボアフラッシン
グが生じる。ボアフラッシングが生じると、潤滑油の希
釈や油膜切れによる潤滑不良等が生じやすくなる。
【００４２】このため、ディーゼル機関では追加燃料噴
射で多量の燃料を噴射すると機関燃料消費量が増大する
だけではなく、ボアフラッシングが生じる問題がある。
この問題を解決するために、少量の追加燃料噴射で理論
空燃比以下の排気空燃比を得るようにするためには、例
えば吸気通路の吸入空気量絞り弁２７を絞り、機関吸入
空気量を減少させることも考えられる。しかし、吸気絞
りにより吸入空気量を低減した場合には、絞り損失によ
る機関ポンピングロスが増大してしまい、機関出力の低
下を防止するために主燃料噴射量を増大しなければなら
ず、機関の燃料消費量はそれほど大きく低減できない。
【００４３】そこで、本実施形態では機関バルブタイミ
ングを変更することにより、以下に説明する方法でポン
ピングロスを増大させることなく、機関に吸入される空
気量を減少させ、追加燃料噴射実施時の機関燃料消費量
の増大とボアフラッシングの発生を防止している。以
下、本発明の追加燃料噴射について説明する。 （１）第１の実施形態 本実施形態では、排気空燃比を理論空燃比以下にすべき
ときに、可変バルブタイミング装置５０を作動させて、
吸気弁の閉弁時期を遅延させることにより気筒内に吸入
される空気量を低減する。
【００４４】図２は、本実施形態における機関１の通常
運転時（追加燃料噴射を実施していない場合）（図２、
(A) ）と追加燃料噴射実施時（図２、(B) ）とにおけ
る、機関バルブタイミングの設定を示すタイミング図で
ある。図２において、ＥＸ、ＩＮは、それぞれ排気弁と
吸気弁のバルブリフトカーブを示し、ＥＴＤＣ、ＥＢＤ
Ｃは膨張行程上死点と下死点を、ＩＴＤＣは吸気行程の
上死点（すなわち排気行程の上死点）、ＩＢＤＣは吸気
行程のと下死点（すなわち圧縮行程の下死点）、ＣＴＤ
Ｃは圧縮行程上死点を、それぞれ示している。
【００４５】図２(A) に示すように、通常運転時には、
排気弁（ＥＸ）は、膨張行程下死点（ＥＢＤＣ）前から
開弁し、吸気行程上死点（ＩＴＤＣ）後に閉弁する。ま
た、吸気弁（ＩＮ）は吸気行程上死点（ＩＴＤＣ）前か
ら開弁し、吸気行程下死点（ＩＢＤＣ）を少し越えた位
置で閉弁する。一方、本実施形態では、追加燃料噴射実
施時には、排気弁の開閉タイミングは通常運転時と同一
に維持されるが、吸気弁開閉タイミングは大きく遅角さ
れる。すなわち、図２(B) に示すように、本実施形態で
は追加燃料噴射実施時には吸気弁は吸気行程上死点後に
開弁し、圧縮行程中央付近（吸気下死点ＩＢＤＣと圧縮
行程上死点ＣＴＤＣとの中間）で閉弁するようにされ
る。
【００４６】図２(B) に示すように、吸気弁の閉弁時期
を遅延させると、吸気弁は圧縮行程中期まで開弁してい
ることになるため、吸気行程でピストンの下降により気
筒内に吸入された吸気が圧縮行程中にピストンの上昇と
ともに吸気ポートに吐出されるようになる。このため、
吸気弁閉弁時に気筒内に充填される吸気の量は通常運転
時に較べて大幅に減少する。一方、前述したように、本
実施形態では主燃料噴射量はアクセル開度と回転数とに
より定まるため、気筒の吸入空気量が減少しても主燃料
噴射量は大幅には低減されない。従って、前述の（１）
式において、吸入空気量Ｇが減少し、主燃料噴射量Ｑは
変化しないため、所定の空燃比を得るのに必要な追加燃
料噴射の噴射量ＱＡは大幅に低減される。
【００４７】更に、吸気弁閉弁時期遅延による吸入量の
低減は、吸気絞り弁２７による吸気絞りとは異なり、吸
気絞りによるポンピングロスは生じない。このため、追
加燃料噴射における噴射量は吸気量が減った分だけ低減
され、追加燃料噴射実施時の機関燃料消費量の増大が抑
制される。次に、本実施形態の追加燃料噴射操作につい
て説明する。上述のように本実施形態では吸気弁の閉弁
時期を遅延させることにより追加燃料噴射時の吸入空気
量が大幅に低減されるため、追加燃料噴射の機関１回転
当たりの１気筒当たりの噴射量ＱＡi も大きく減少す
る。このため、吸入空気量を低減せずに追加燃料噴射を
行った場合に較べてボアフラッシングが生じる可能性が
大幅に低下するようになる。
【００４８】しかし、前述したように追加燃料噴射は気
筒内の温度が低下する膨張行程と排気行程とに行われ
る。また、この時期はピストンが下降位置になり燃料噴
射弁から噴射された燃料が液状のまま気筒内壁に到達し
やすい条件になっている。そこで、本実施形態では、追
加燃料噴射により気筒に供給されるべき燃料量ＱＡi の
全量を１回の燃料噴射で噴射せずに、図２(B) にｑａi
で示したように膨張行程と吸気行程中に複数回に分割し
て追加燃料噴射を行っている。これにより、１回の追加
燃料噴射で噴射される燃料量を少量にすることができる
ため、噴射された燃料は直ちに気化するようになり、ボ
アフラッシングの発生を更に完全に防止することが可能
となる。
【００４９】本実施形態では、実験等により予めボアフ
ラッシングを生じずに１回の追加燃料噴射で噴射可能な
最大燃料量を求めておき、この最大燃料に対して余裕を
持った小さい値を追加燃料噴射における最大燃料噴射量
ＱＡiMAXとして設定しておく。そして、１気筒当たりの
追加燃料噴射量の合計ＱＡi とＱＡiMAXとから追加燃料
噴射の回数ＮＩを決定する。すなわち、追加燃料噴射の
回数ＮＩは、ＮＩ＝（ＱＡi ／ＱＡiMAX）＋１となる。
そして、各追加燃料噴射における燃料噴射量ＱＡＩ
i は、１回目からＮＩ回目の追加燃料噴射ではＱ
ＡiMAX、ＮＩ＋１回目の追加燃料噴射では（ＱＡi −Ｑ
ＡiMAX×ＮＩ）となる。
【００５０】なお、ボアフラッシングを生じずに噴射可
能な最大燃料量は、予め最もボアフラッシングが生じや
すい条件で追加燃料噴射を行い、ボアフラッシングが生
じない最大燃料噴射量を測定することにより求められ
る。例えば、膨張行程終期では、ピストンが最も下降し
ており、気筒内温度も低下しているため、最もボアフラ
ッシングが生じやすくなる。本実施形態では、膨張行程
終期に燃料噴射を行った時に、ボアフラッシングを生じ
ずに噴射可能な最大燃料噴射量を測定しておき、この最
大燃料噴射量に充分な余裕を持った値をＱＡiMAXとして
設定する。ＱＡiM AXは、一般に２０ＣＣ／噴射に相当す
る燃料量より小さい値となる。
【００５１】また、追加燃料噴射は１行程サイクルだけ
でなく、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０から吸収したＮＯX を
放出するために必要とされる未燃燃料を供給するまで、
複数サイクルにわたって行なうようにされる。上述のよ
うに、本実施形態ではＥＣＵ３０は、ＮＯX 吸蔵還元触
媒７０に吸収されたＮＯX 量が増大すると、可変バルブ
タイミング装置５０を制御して、予め定めた量だけ吸気
弁開閉タイミングを遅角させる。この遅角量は機関負荷
状態に応じて設定され、軽負荷時等のように主燃料噴射
量が少なく運転空燃比が高くなる条件では吸気弁バルブ
タイミングの遅角量は大きく設定され、吸入空気量は大
幅に低減される。
【００５２】そして、ＥＣＵ３０は吸気弁バルブタイミ
ングが上記所定の遅角量になったときに、各気筒の膨張
行程と排気行程中に複数回の追加燃料噴射を行う。この
とき、１回の追加燃料噴射で噴射される燃料量はボアフ
ラッシングが生じない少ない量に設定され、気筒の行程
サイクル中に行う追加燃料噴射の回数は、上記（１）式
で計算される燃料量と、１回の追加燃料噴射に噴射され
る燃料量とにより決定される。
【００５３】これにより、ポンピングロスを生じること
なく追加燃料噴射により気筒に供給すべき燃料量を大幅
に低減することが可能となり、追加燃料噴射実施時の燃
料消費量の増大が防止されるとともに、追加燃料噴射に
よるボアフラッシングの発生が完全に防止される。 （２）第２の実施形態 次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５４】第１の実施形態では吸気弁の閉弁時期を遅
延させて、機関の吸入空気量を低減することにより追加
燃料噴射実施時の燃料消費量増大とボアフラッシングの
発生とを防止していた。本実施形態では、更に上記に加
えて機関排気通路３に配置した空燃比センサ４１出力に
基づいて、各追加燃料噴射の噴射量をフィードバック制
御する。
【００５５】すなわち、本実施形態ではＥＣＵ３０は追
加燃料噴射実施時に、空燃比センサ４１出力に基づいて
ＮＯX 吸蔵還元触媒７０に流入する排気の実際の空燃比
を検出する。そして、所定の目標空燃比（例えば理論空
燃比）と検出した実際の排気空燃比との偏差に応じて気
筒に供給される合計燃料量（主燃料噴射量と追加燃料噴
射量との合計量）を増減補正する。例えば、追加燃料噴
射実施時の排気空燃比が目標空燃比より高い場合（実際
の排気空燃比が目標空燃比よりリーンな場合）には、合
計燃料量を増大し、実際の排気空燃比が目標空燃比より
低い場合には合計燃料量を低減する。この、合計燃料量
の制御は目標空燃比と実際の空燃比との偏差に基づく公
知の比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）により行なわれ
る。
【００５６】また、主燃料噴射量と追加燃料噴射量との
増減補正は、合計燃料量に占めるそれぞれの噴射量の割
合に応じて決定される。このように、本実施形態では空
燃比センサ４１で検出した実際の排気空燃比が目標空燃
比に一致するように気筒に供給される燃料量が補正され
るため、ＮＯX吸蔵還元触媒７０に供給する排気の空燃
比を極めて正確に制御することが可能となり、追加燃料
噴射実施時の主燃料噴射量と追加燃料噴射量との合計量
は常に目標空燃比を得るために必要な量だけになる。こ
のため、燃料量に過不足を生じることがなくなり、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７０からのＮＯX 放出が効率的に行なえ
るとともに、過剰な燃料が供給されることを防止して燃
料消費量の増大を防止することが可能となる。 （３）第３の実施形態 本実施形態では、第１の実施形態の制御に加えて、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７０の温度が低い場合等に、ＮＯX 吸蔵
還元触媒温度を所定温度まで昇温させる操作を行なう。
前述したように、ディーゼル機関は一般にガソリン機関
に較べて排気温度が低いため、低負荷運転が続いた場合
などにはＮＯX 吸蔵還元触媒の温度が触媒の活性化温度
（例えば３５０℃程度）以下に低下してしまう場合があ
る。このような場合には、ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX
吸蔵能力とＮＯX 放出時の還元能力が低下してしまい、
排気浄化を充分に行なうことができなくなる。また、Ｎ
Ｏ X 吸蔵還元触媒の温度が活性化温度以上であった場合
でも、触媒温度を上昇させる必要が生じる場合がある。
例えば、排気中のＳＯX 成分は前述したＮＯX 成分と同
一なメカニズムでＮＯX 吸蔵還元触媒に吸蔵され安定し
た硫酸塩を生成する。この硫酸塩を分解してＮＯX 吸蔵
還元触媒からＳＯX を放出させるためには、ＮＯX 吸蔵
還元触媒を活性化温度より更に高い高温に保持した状態
でリッチ空燃比の排気を供給する必要がある。
【００５７】本実施形態では、ＥＣＵ３０は排気通路３
に配置した排気温度センサ４３出力に基づいてＮＯX 吸
蔵還元触媒７０の温度を検出する。そして、ＮＯX 吸蔵
還元触媒からＮＯX を放出させるべきとき、またはＳＯ
X を放出させるべきときには、追加燃料噴射を実施する
とともにＮＯX 吸蔵還元触媒７０温度が所定の目標値に
なるように吸気弁バルブタイミングと追加燃料噴射量と
を排気温度センサ４３出力と空燃比センサ４１出力とに
基づいてフィードバック制御する。なお、上記所定の目
標温度は、例えば、ＮＯX を放出させるべきときには触
媒活性化温度である約３５０℃、ＳＯX を放出させるべ
き時には約５５０℃に設定される。
【００５８】次に、上記ＮＯX 吸蔵還元触媒の温度制御
の詳細について説明する。ＮＯX 吸蔵還元触媒７０から
ＮＯX を放出させるべきとき、またはＳＯX を放出させ
るべきとき、ＥＣＵ３０はＮＯX 吸蔵還元触媒７０出口
に配置した排気温度センサ４３で検出した排気温度に基
づいてＮＯX 吸蔵還元触媒７０の温度を検出する。ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７０の触媒床温度と触媒通過後の排気温
度とは略等しくなっているため本実施形態では、排気温
度センサ４３で検出した排気温度をＮＯX 吸蔵還元触媒
７０温度として使用する。
【００５９】次いで、ＥＣＵ３０は可変バルブタイミン
グ５０を制御して吸気弁閉弁時期を予め定めた量だけ遅
角するとともに追加燃料噴射を開始する。本実施形態で
は、触媒昇温時には排気空燃比は排気温度が最も高くな
る空燃比（理論空燃比近傍の値）になるように設定され
ており、ＥＣＵ３０は空燃比センサ４１で検出した排気
空燃比が上記空燃比になるように追加燃料噴射量をフィ
ードバック制御する。
【００６０】更に、ＥＣＵ３０は、排気温度センサ４３
出力に基づいてＮＯX 吸蔵還元触媒７０の温度を検出
し、検出した実際のＮＯX 吸蔵還元触媒温度の、前述し
たＮＯ X 吸蔵還元触媒目標温度からの偏差を算出し、こ
の偏差に基づいて吸気弁バルブタイミングを補正する。
すなわち、実際の温度が目標温度より低い場合には吸気
弁バルブタイミングを進角させて気筒内に吸入される空
気量を増大する。上述したように本実施形態では追加燃
料噴射量は排気空燃比が目標空燃比になるように制御さ
れており、吸入空気量に応じて追加燃料噴射量も増量さ
れるため、これにより排気温度が所定の温度に維持され
たまま排気流量が増大しＮＯX 吸蔵還元触媒７０温度が
上昇する。また、実際のＮＯX 吸蔵還元触媒温度が目標
温度より低い場合には、ＥＣＵ３０は吸気弁バルブタイ
ミングを遅角させて気筒内に吸入される空気量を低減す
る。この場合も追加燃料噴射量は排気空燃比が所定の空
燃比になるように制御されるため、排気流量の低下によ
りＮＯX 吸蔵還元触媒温度が低下する。上記ＮＯX 吸蔵
還元触媒温度制御時の吸気弁バルブタイミングは、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒の目標温度と実際のＮＯX 吸蔵還元触媒
温度との偏差に基づく比例積分微分制御により制御する
ようにしても良い。
【００６１】本実施形態では、上記のように吸気弁バル
ブタイミングと燃料噴射量とが、実際のＮＯX 吸蔵還元
触媒温度が予め定めた目標温度になるよう制御されるた
め、触媒には常に適切な温度と流量の排気が供給される
ようになり、短時間で正確にＮＯX 吸蔵還元触媒温度を
目標温度に制御することが可能となる。
【００６２】（４）第４の実施形態 次に、本発明の第４の実施形態について説明する。前述
の第１の実施形態では追加燃料噴射を膨張行程または排
気行程に複数回に分けて行うことによりボアフラッシン
グの発生を防止していた。これに対して、本実施形態で
は追加燃料噴射を排気行程後期に実施し、必要とされる
量の燃料を１回の追加燃料噴射で噴射する点が第１の実
施形態と相違している。排気行程後期では、ピストンは
上昇位置にあるため、気筒内壁の大部分はピストンによ
り覆われている。また、追加燃料噴射により噴射された
燃料はピストン上面の燃焼室内に入射して気化するた
め、噴射燃料が液状のまま直接気筒内壁に到達すること
がなくなりボアフラッシングが生じない。
【００６３】ところが、前述したように通常の運転では
排気行程後期は吸気弁が開弁を始めバルブオーバラップ
期間が生じ、この期間に噴射された燃料の一部は開弁し
ている吸気弁を通って吸気ポートに逆流する。この逆流
燃料は吸気行程中に吸入空気とともに気筒内に流入する
ため、気筒内には未燃燃料が残留するようになり、この
残留燃料が気筒の次サイクルの圧縮行程中に主燃料噴射
が行なわれる前に燃焼すると異常燃焼が生じる。また、
異常燃焼が生じない場合でも気筒内では主燃料噴射によ
る燃料と残留燃料との両方が燃焼することになるため、
気筒の発生トルクが増大してしまい機関出力トルクの変
動が生じるようになる。本実施形態では、追加燃料噴射
実施時に吸気弁開弁時期を遅延させることにより、追加
燃料噴射により噴射された燃料が気筒内に残留して次サ
イクルで燃焼することを防止している。
【００６４】図３は、本実施形態における追加燃料噴射
時期と吸気弁開閉タイミングとを示す図２と同様な図で
あり、図３ (A)は通常運転時を、図３(B) は追加燃料噴
射実施時を示している。図３に示すように、本実施形態
では追加燃料噴射実施時には吸気弁は排気行程上死点
（すなわち吸気行程上死点ＩＴＤＣ）後に開弁を開始す
る。このため、追加燃料噴射実施時には吸気弁は閉弁し
ているようになり、追加燃料噴射により噴射された燃料
の一部が吸気ポートに逆流することが防止される。これ
により、追加燃料噴射による気筒内残留燃料が生じるこ
とが防止される。また、本実施形態では、追加燃料噴射
は排気行程後期（例えば排気行程上死点ＩＴＤＣ近傍）
に１回のみ実施される。このため、追加燃料噴射により
噴射された燃料の気筒内壁への到達は上昇位置にあるピ
ストンにより阻止されるようになり、ボアフラッシング
が生じない。なお、追加燃料噴射により噴射された燃料
が気筒内壁に直接到達することを阻止可能なピストン位
置は、気筒内径（シリンダボア径）、燃料噴射弁の噴霧
角、燃料噴射弁の気筒内への突出長さなどにより異なる
ため、実際の追加燃料噴射実施時期は上記条件に基づい
て機関形式毎に決定される。
【００６５】なお、追加燃料噴射時の吸気弁開弁時期
（開弁時期の遅延量）は、バルブオーバラップ期間が全
く生じないように設定すれば気筒内残留燃料の発生を完
全に防止可能であるが、実際には多少の残留燃料が発生
しても異常燃焼や機関出力トルク変動は生じないため、
多少のバルブオーバラップ期間が生じる程度に吸気弁開
弁時期を遅延させるようにしても良い。この場合、実際
の吸気弁開弁時期は実際の機関を用いた実験により追加
燃料噴射時に異常燃焼や出力トルク変動が生じない範囲
に設定するようにすれば良い。また、図３に示したよう
に吸気弁開弁時期とともに吸気弁閉弁時期をも同時に遅
延させるようにすれば、第１の実施形態と同様に気筒内
に充填される吸気の量が低減されるため、追加燃料噴射
量を大幅に低減して機関燃料消費量の増大を防止するこ
とが可能となる。なお、本実施形態においても、第２の
実施形態で説明した空燃比センサ４１出力に基づく追加
燃料噴射の噴射量のフィードバック制御と、第３の実施
形態で説明したＮＯX 吸蔵還元触媒温度の昇温操作との
いずれか一方または両方を併用することが可能であるこ
とは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、追加燃
料噴射により排気浄化触媒に理論空燃比またはリッチ空
燃比の排気を供給する際に、機関の燃料消費量の増大を
抑制しつつボアフラッシングの発生を完全に防止可能と
なるという共通の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を、自動車用ディーゼル機関に適用した
場合の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１の実施形態における追加燃料噴射実施時の
吸気弁バルブタイミングを説明する図である。
【図３】図２とは異なる追加燃料噴射実施形態における
追加燃料噴射実施時のバルブオーバラップを説明する、
図２と同様な図である。
【符号の説明】
１…ディーゼル機関 ２３…ＥＧＲ制御弁 ３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ） ４１…空燃比センサ ４３…排気温度センサ ５０…可変バルブタイミング装置 ７０…ＮＯX 吸蔵還元触媒 １１１…筒内燃料噴射弁
───────────────────────────────────────────────────── 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 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｊ 41/04 ３５５ 41/04 ３５５ 41/38 41/38 Ｂ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｒ Ｆターム(参考） 3G084 AA01 BA09 BA13 BA15 BA23 CA02 DA02 DA10 DA19 FA07 FA10 FA20 FA27 FA29 FA33 3G091 AA02 AA17 AB06 BA00 BA02 BA04 BA14 CB02 CB03 EA17 EA34 FA02 FA04 FB02 GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X 3G092 AA02 AA06 AA11 AB03 BA01 BA04 BB01 BB06 BB13 DA01 DA02 DA08 EA05 EA06 FA13 FA17 FA24 GA02 HA01Z HA06Z HD01Z HD05Z HE01Z HE08Z 3G301 HA02 HA04 JA00 JA02 JA25 KA05 LA07 LB06 MA01 MA11 MA18 MA26 PD02Z PD11Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴
    射弁を有する内燃機関の排気通路に配置された排気浄化
    触媒と、 必要に応じて前記排気浄化触媒に供給される排気の空燃
    比を理論空燃比またはリッチ空燃比にする際に、主燃料
    噴射に加えて前記筒内燃料噴射弁から気筒の膨張または
    排気行程中に追加燃料噴射を行う制御手段と、を備えた
    内燃機関の排気浄化装置において、 更に、機関吸気弁と排気弁との少なくとも一方のバルブ
    タイミングを変更可能な可変バルブタイミング手段を備
    え、 該可変バルブタイミング手段は、前記制御手段が前記追
    加燃料噴射を行うときには、追加燃料噴射を行わないと
    きに較べて気筒内に吸入される空気量が減少するように
    吸気弁と排気弁との少なくとも一方のバルブタイミング
    を変更する、内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、気筒の膨張または排気
    行程中に前記追加燃料噴射を複数回に分けて実施すると
    ともに、１回の追加燃料噴射で噴射される燃料量を気筒
    でボアフラッシングが生じる燃料噴射量より小さく設定
    する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 更に、前記排気浄化触媒上流側の機関排
    気通路に排気空燃比を検出する空燃比センサを備え、 前記制御装置は、前記追加燃料噴射実施時に前記空燃比
    センサで検出した排気空燃比が予め定めたリッチ空燃比
    になるように追加燃料噴射により気筒に供給される燃料
    量を制御する、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装
    置。
  4. 【請求項４】 更に、前記触媒温度を検出する手段を備
    え、前記制御手段と前記可変バルブタイミング手段と
    は、前記検出した触媒温度が予め定めた温度になるよう
    に追加燃料噴射により気筒に供給される燃料と前記バル
    ブタイミングとをそれぞれ制御する請求項１に記載の内
    燃機関の排気浄化装置。
  5. 【請求項５】 気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴
    射弁を有する内燃機関の排気通路に配置された排気浄化
    触媒と、 必要に応じて前記排気浄化触媒に供給される排気の空燃
    比を理論空燃比またはリッチ空燃比にする際に、主燃料
    噴射に加えて前記筒内燃料噴射弁から追加燃料噴射を行
    う制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置におい
    て、 更に、機関吸気弁の開弁時期を変更可能な可変バルブタ
    イミング手段を備え、 前記制御手段は、気筒が排気工程にあり気筒ピストン
    が、前記追加燃料噴射により噴射された燃料の気筒内壁
    への到達を阻止する位置にあるときに前記追加燃料噴射
    を行い、 前記可変バルブタイミング手段は、前記制御手段が前記
    追加燃料噴射を行うときには追加燃料噴射を行わないと
    きに較べて、吸気弁と排気弁とが同時に開弁するバルブ
    オーバラップ期間が短くなるように吸気弁開弁時期を遅
    延させる、内燃機関の排気浄化装置。
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