JP2001214782A - エンジンの制御装置、及びエンジンの異常診断装置 - Google Patents

エンジンの制御装置、及びエンジンの異常診断装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】還元剤増量手段の異常診断の精度を高める。 【解決手段】エンジンの運転状態に応じて燃焼室での燃
焼を制御する燃焼制御手段と、該燃焼制御手段による燃
焼制御の形態を変更して排気ガス中の還元剤量を増大さ
せる還元剤増量手段と、エンジントルクを検出する手段
とを備え、前記還元剤増量手段が作動したときの前記検
出手段によって検出される少なくとも膨張行程の所定期
間におけるエンジントルクの大きさに基づいて所定の判
定条件により該還元剤増量手段の異常を判定する。

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１０−２０５３８４号公報には、前
記メイン噴射と後噴射とを行なうことによって排気ガス
中のＨＣを増やし、これをＮＯｘ還元触媒に還元剤とし
て供給することが記載されている。また、前記後噴射を
行なって排気ガス中のＨＣ量を増やしたときには排気ガ
スの酸素濃度が変化することから、排気通路の触媒より
も上流側に酸素濃度センサを設け、その出力変化に基い
て後噴射によるＨＣ量を推定して後噴射量を補正するよ
うにし、そのことによって、燃料噴射弁の個体差（ばら
つき）、経時変化、制御系の誤差等による後噴射ＨＣの
ずれを是正することが記載されている。
【０００４】特開平１０−２５２５４４号公報には、後
噴射によって生ずる排気ガスの酸素濃度の変化を排気通
路の触媒よりも上流側に配置した酸素濃度センサによっ
て検出し、その検出値に基いて後噴射量のフィードバッ
ク制御をすることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、後噴射によっ
て排気ガスのＨＣ量を増大させるようにしても、後噴射
された燃料、すなわちＨＣの一部は燃焼室や排気通路で
燃焼して（酸素と反応して）分解するから、その反応に
よって酸素濃度が変化する。また、どの程度燃焼するか
は後噴射時期、燃焼室の温度、排気ガス温度が関係す
る。従って、排気通路に設けた酸素濃度センサの出力変
化だけに基づいて排気ガス中のＨＣの増大量を推定しよ
うとしても、その推定の精度は高くない。しかも、排気
ガスの酸素濃度を広い濃度範囲にわたって正確に測定す
ることができる精度の高いセンサは少なく、高価でもあ
る。
【０００６】そうして、酸素濃度センサによってＨＣの
増大量を精度良く推定することができないということ
は、そのような推定値に基づく後噴射量の補正ないしは
フィードバック制御では期する効果が得られないことを
意味する。
【０００７】そこで、本発明は、後噴射等によって排気
ガス中のＨＣその他還元剤量を増大させたときの、その
増大量を精度良く推定することができるようにすること
を目的とする。
【０００８】また、本発明は、後噴射等による還元剤の
増量制御を精度良く補正できるようにすることを目的と
する。
【０００９】また、本発明は、後噴射等による還元剤の
増量制御に異常がないか精度良く診断できるようにする
ことを目的とする。
【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、エンジンの燃焼制御の形態を変更すること
によって還元剤量を増大させる制御を行なったときの、
エンジントルク変化を監視して還元剤増大量の推定、増
量制御の補正、又は異常診断を行なうようにしたもので
ある。
【００１１】すなわち、本発明は、エンジンの運転状態
に応じて燃焼室での燃焼を制御する燃焼制御手段と、該
燃焼制御手段による燃焼制御の形態を変更して排気ガス
中の還元剤量を増大させる還元剤増量手段とを備えたエ
ンジンの制御装置において、エンジントルクを検出する
手段と、前記検出手段によって検出される少なくとも膨
張行程の所定期間におけるエンジントルクの前記還元剤
増量手段の作動に伴う変化の大きさに基づいて前記排気
ガス中の還元剤の増大量を推定する還元剤増大量推定手
段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】ここに、排気ガス中の還元剤量を増大させ
るために燃焼室での燃焼制御の形態を変更するとは、Ｈ
Ｃに代表される燃料が燃え残って燃焼室から排出される
量（燃料が完全に燃焼せずに部分酸化されただけで燃焼
室から排出されるものを含む。）を増やすということで
ある。
【００１３】そうして、燃料の燃え残り量が少ないと
き、つまり排気ガス中の還元剤量が少ないときは、膨張
行程に入っても暫くは比較的多くの燃料が燃焼室におい
て燃焼してエンジントルクの発生に寄与したことを意味
し、膨張行程でのエンジントルクの上昇度が高くなる。
一方、燃え残り量が多い（排気ガス中の還元剤量が多
い）ときは逆にそのエンジントルクの上昇度が低くな
る。
【００１４】すなわち、排気ガス中の還元剤増大量の多
少は、還元剤量を増大させるべく燃焼制御形態を変更し
た直後の膨張行程でのエンジントルク（出力トルク）の
大きさの違いとなって現れる。
【００１５】そこで、本発明は、還元剤量を増大させる
べく燃焼制御形態を変更した直後の少なくとも膨張行程
の所定期間でのエンジントルクを検出し、このエンジン
トルクの当該変更に伴う変化の大きさに基づいて、具体
的には増大変化の大きさに基づいて、排気ガス中の還元
剤の増大量を推定するようにしたものである。端的に言
うと、当該エンジントルクの増大変化が大きいほど還元
剤の増大量が少ないと推定するようにしたものである。
【００１６】そうして、前記エンジントルクは、燃焼室
に燃焼圧センサを設けることによって、あるいはクラン
ク軸の回転変動をみることによって、あるいはクランク
軸の捩じれ量をみることによって精度良く捉えることが
できる。従って、本発明によれば、還元剤増大量の推定
精度が高まることになる。
【００１７】前記還元剤増量手段による還元剤の増量
は、排気通路に設けられる排気ガス浄化用触媒を有効に
機能させるために行なうようにすることができる。例え
ばその触媒における還元剤の酸化を促し早期活性を図る
ために、あるいはＮＯｘ還元触媒においてＮＯｘ浄化の
ための還元剤を補給するために、あるいはＮＯｘ吸収材
からＮＯｘを放出させるために行なわれる。従って、そ
の場合、エンジンの運転履歴を含めてその運転状態から
触媒の活性（又は触媒温度）が低いと判断されるとき、
或いは排気ガス温度、触媒温度、排気ガスの成分濃度な
ど排気系の状態から当該触媒がより多くの還元剤を必要
とすると判断されるときに、還元剤増量手段を作動させ
ることになる。
【００１８】前記還元剤増量手段（端的に言えばＨＣ増
量手段）としては、例えば、燃料をエンジン本体の気筒
内燃焼室に直接噴射する燃料噴射弁を設けている場合、
燃焼制御手段がエンジンの運転状態に応じて要求出力を
得るための燃料を噴射する主噴射のみを行なっていると
きに、そのような燃焼制御形態を、当該主噴射に加えて
その後の膨張行程において燃料を噴射する後噴射を行な
う形態に変更するものとすることができる。これによ
り、排気ガス中の還元剤としてのＨＣ等を増量すること
ができる。そうして、この後噴射燃料の一部が燃焼室で
燃焼することによってその影響がその直後の膨張行程に
おいてエンジントルクの変化として現れることになる。
【００１９】或いは、要求出力を得るための燃料を圧縮
行程上死点付近で燃焼室に噴射する主噴射を、該燃焼室
での燃焼が継続するように５０〜１０００μ秒程度の噴
射休止間隔（前の噴射終了から次の噴射開始までの時
間）をおいて複数回に分割して噴射する多段噴射を採用
し、燃焼制御手段が、エンジン運転状態に応じて当該多
段噴射を制御している場合には、その分割回数が増える
ように、あるいは噴射休止間隔が長くなるように制御形
態を変更することによって排気ガス中の還元剤量を増大
させるという還元剤増量手段を採用することもできる。
【００２０】或いは、要求出力を得るための燃料を噴射
する時期を例えば１０゜ＣＡ〜２０゜ＣＡ程度リタード
させるように燃焼制御形態を変更することにより、排気
ガス中の還元剤量を増大させるという還元剤増量手段を
採用することができる。その場合、主噴射前のパイロッ
ト噴射を実行するようにしてもよい。このパイロット噴
射は、要求出力を得るための燃料噴射量の１／２０〜１
／１０程度の燃料を主噴射の直前に、具体的には圧縮行
程上死点前に噴射するというものであり、これにより、
ピストンの上昇による燃焼室内の圧力上昇によって主噴
射の前に燃焼室内に火種が形成されるとともに燃焼室内
の温度が相当に高くなる（予混合燃焼）。このため、主
噴射時期を例えば圧縮行程上死点後になるように遅らせ
ても、主噴射燃料の着火を損なうことなく、良好な拡散
燃焼を生起せしめることができる。また、ガソリンエン
ジンにおいては、点火時期をリタードさせるように燃焼
制御形態を変更することによって排気ガス中の還元剤量
を増大させる還元剤増量手段を採用することができる。
【００２１】また、本発明は、エンジンの運転状態に応
じて燃焼室での燃焼を制御する燃焼制御手段と、該燃焼
制御手段による燃焼制御の形態を変更して排気ガス中の
還元剤量を増大させる還元剤増量手段とを備えたエンジ
ンの制御装置において、エンジントルクを検出する手段
と、前記検出手段によって検出される少なくとも膨張行
程の所定期間におけるエンジントルクの前記還元剤増量
手段の作動に伴う変化の大きさに基づいて目標とする還
元剤増大量となるように該還元剤増量手段の作動を補正
する補正手段とを備えていることを特徴とする。
【００２２】上述の如く、排気ガス中の還元剤がどの程
度増大したかは膨張行程でのエンジントルクの大きさの
違いとなって現れるから、このエンジントルクの前記還
元剤増量手段の作動に伴う変化の大きさに基づいて還元
剤増量手段の作動を補正すれば、還元剤の増大量を目標
とする値に精度良く近づけることができることになる。
すなわち、当該変化の大きさと目標値との偏差に基づい
て当該還元剤増量手段の作動を補正すればよい。
【００２３】また、本発明は、エンジンの運転状態に応
じて燃焼室での燃焼を制御する燃焼制御手段と、該燃焼
制御手段による燃焼制御の形態を変更して排気ガス中の
還元剤量を増大させる還元剤増量手段とを備えたエンジ
ンの異常診断装置であって、エンジントルクを検出する
手段と、前記還元剤増量手段が作動したときの前記検出
手段によって検出される少なくとも膨張行程の所定期間
におけるエンジントルクの大きさに基づいて所定の判定
条件により該還元剤増量手段の異常を判定する手段とを
備えていることを特徴とする。
【００２４】上述の如く、還元剤増量手段を作動させた
ときに排気ガス中の還元剤量がどの程度増大したかは、
膨張行程でのエンジントルクの大きさの違いとなって現
れ、このエンジントルクの大きさは精度良く捉えること
ができる。よって、前記検出手段によって検出されるエ
ンジントルクに基づいて排気ガス中の還元剤量が予定通
りに増大したか否か、すなわち、還元剤増量手段に異常
があるか否かを精度良く判定することができる。例え
ば、前記還元剤増量手段を作動させたときに検出される
前記エンジントルクの予測される値からのずれ量をみる
ことによって当該還元剤増量手段の異常を診断すること
ができる。
【００２５】また、本発明は、エンジンの運転状態に応
じて燃焼室での燃焼を制御する燃焼制御手段と、該燃焼
制御手段による燃焼制御の形態を変更して排気ガス中の
還元剤量を増大させる還元剤増量手段とを備えたエンジ
ンの制御装置であって、前記還元剤増量手段が作動した
ときの少なくとも膨張行程の所定期間におけるエンジン
トルクの当該作動に伴う変化の大きさに基づいて前記排
気ガス中の還元剤の増大量を推定する第１還元剤増大量
推定手段と、前記還元剤増量手段が作動したときの前記
膨張行程の所定期間におけるエンジントルク以外の前記
排気ガスの還元剤濃度に関連する値の当該作動に伴う変
化の大きさに基づいて前記排気ガス中の還元剤の増大量
を推定する第２還元剤増大量推定手段と、前記還元剤増
量手段が作動したときの少なくとも膨張行程の所定期間
におけるエンジントルクの当該作動に伴う変化の大きさ
に基づき、該変化の大きさが第１の所定値以上のときに
前記第１還元剤増大量推定手段により還元剤増大量の推
定を行ない、該変化の大きさが第２の所定値以下のとき
に前記第２還元剤増大量推定手段により還元剤増大量の
推定を行なうように、推定をすべき手段を選択する手段
とを備えていることを特徴とする。
【００２６】すなわち、前記第１還元剤増大量推定手段
による還元剤増大量推定は、還元剤増量手段が作動した
ときに膨張行程におけるエンジントルクが大きく増大変
化するのであれば、精度が高いものになる。しかし、そ
の増大変化が小さい場合には、還元剤増量手段の作動が
ない場合のエンジントルクとの差があまりないことにな
り、推定の精度が低くなる。つまり、信頼性が低くな
る。
【００２７】一方、前記膨張行程におけるエンジントル
クの増大変化が小さいときは、燃焼室で燃焼せずに燃え
残る燃料が多くなって排気ガス中の還元剤量が多くなる
ときである。このように排気ガス中の還元剤量の変化が
大きいときは、例えば排気通路に酸素濃度センサを配置
して排気ガスの酸素濃度の変化を検出することにより、
あるいは温度センサを配置して排気ガス温度の変化を検
出することにより、あるいは排気還流手段を備えたエン
ジンにあっては、排気ガス中の還元剤が還流されること
によって生ずるエンジントルクの変化を検出することに
より、比較的精度良く還元剤増大量を推定することがで
きる。
【００２８】第２還元剤増大量推定手段として、例え
ば、還元剤増量手段が作動し還元剤濃度が高くなった排
気ガスが燃焼室に還流されて燃焼することによって生ず
るエンジントルクの変化の大きさに基づいて還元剤増大
量を推定するものを採用した場合について説明すると、
排気ガスが排気還流手段によって還流された場合は、そ
の際のエンジントルクが高くなる。つまり、前記膨張行
程におけるエンジントルクの増大変化が小さいときは、
還流後のエンジントルクの増大変化は逆に大きくなる。
そうして、第２還元剤増大量推定手段は、例えばこの還
流後のエンジントルクの大きさに基づいて還元剤増大量
を推定するものであるから、その推定精度は高くなる。
【００２９】換言すれば、燃え残り燃料が少ないとき
（排気ガス中の還元剤量が少ないとき）は膨張行程のエ
ンジントルクの増大変化が大きいから、第１還元剤増大
量推定手段による推定精度が高くなり、燃え残り燃料が
多いとき（排気ガス中の還元剤量が多いとき）は還流後
のエンジントルクの増大変化が大きいから、第２還元剤
増大量推定手段による推定精度が高くなる。そして、燃
え残り燃料が多いか少ないかは還元剤増量手段が作動し
たときの膨張行程におけるエンジントルクの増大変化の
大小によって把握することができる。
【００３０】そこで、本発明は、膨張行程の所定期間に
おけるエンジントルクの前記還元剤増量手段の作動に伴
う変化の大きさに基づいて、その大きさが第１の所定値
以上のときには前記第１還元剤増大量推定手段によって
推定を行ない、第２の所定値以下のときには前記第２還
元剤増大量推定手段によって推定を行なうようにして、
還元剤増量手段によって増大すべき排気ガス中の還元剤
量が多いか少ないかに拘わらず、高い精度で還元剤増大
量を推定できるようにしたものである。
【００３１】ここに、第１の所定値と第２の所定値とは
同じ値であっても異なる値であってもよい。すなわち、
同じ値であるときは第１還元剤増大量推定手段と第２還
元剤増大量推定手段とが択一的に用いられることにな
る。第１の所定値が第２の所定値よりも小さいときは、
当該エンジントルクの変化の大きさが第１の所定値と第
２の所定値との間にあれば、第１及び第２の還元剤増大
量推定手段の両方で推定が行なわれることになる。一
方、第１の所定値が第２の所定値よりも大きいときは、
当該エンジントルクの変化の大きさが第１の所定値と第
２の所定値との間にあれば、第１及び第２の還元剤増大
量推定手段のいずれでも推定をしないことになる。両方
で推定するときは、例えばその推定値の平均値をとれば
よい。
【００３２】また、上述のことから明らかなように、エ
ンジンの運転状態に応じて燃焼室での燃焼を制御する燃
焼制御手段と、該燃焼制御手段による燃焼制御の形態を
変更して排気ガス中の還元剤量を増大させる還元剤増量
手段と、排気ガスの一部を前記燃焼室に還流する排気還
流手段とを備えたエンジンの異常診断装置であって、エ
ンジントルクを検出する手段と、前記還元剤増量手段が
作動したときの前記検出手段によって検出される少なく
とも膨張行程の所定期間におけるエンジントルクの大き
さに基づいて所定の判定条件により該還元剤増量手段の
異常を判定する第１異常判定手段と、前記還元剤増量手
段が作動し還元剤濃度が高くなった排気ガスが前記燃焼
室に還流されて燃焼したときの前記検出手段によって検
出されるエンジントルクの大きさに基づいて所定の判定
条件により前記還元剤増量手段の異常を判定する第２異
常判定手段と、前記還元剤増量手段が作動し前記燃焼室
に還流される排気ガスの濃度が増大したときの前記検出
手段によって検出されるエンジントルクの大きさに基づ
いて所定の判定条件により前記還元剤増量手段の異常を
判定する第２異常判定手段と、前記検出手段によって検
出される少なくとも膨張行程の所定期間におけるエンジ
ントルクの前記還元剤増量手段の作動に伴う変化の大き
さに基づき、該変化の大きさが第１の所定値以上のとき
に前記第１異常判定手段により異常判定を行ない、該変
化の大きさが第２の所定値以下のときに前記第２異常判
定手段により異常判定を行なうように、異常判定をすべ
き手段を選択する手段とを備えていることを特徴とする
ものによれば、異常診断の精度が高くなる。
【００３３】また、本発明は、燃料を気筒内燃焼室に直
接噴射する燃料噴射弁と、エンジンの運転状態に応じて
前記燃料噴射弁を作動させ前記燃焼室での燃焼を制御す
る燃焼制御手段と、前記燃焼制御手段による燃焼制御の
形態を、圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射
と、該主噴射の後の膨張行程において少量の燃料を噴射
する後噴射とを行なう形態に変更することにより排気ガ
ス中の還元剤量を増大させる還元剤増量手段と、排気ガ
スの一部をエンジンの燃焼室に還流する排気還流手段と
を備えたエンジンの異常診断装置であって、エンジント
ルクを検出する手段と、前記還元剤増量手段が作動した
ときの前記検出手段によって検出される少なくとも膨張
行程の所定期間におけるエンジントルクの大きさに基づ
いて所定の判定条件により該還元剤増量手段の異常を判
定する第１異常判定手段と、前記還元剤増量手段が作動
し還元剤濃度が高くなった排気ガスが前記燃焼室に還流
されて燃焼したときの前記検出手段によって検出される
エンジントルクの大きさに基づいて所定の判定条件によ
り前記還元剤増量手段の異常を判定する第２異常判定手
段と、前記還元剤増量手段によって設定される後噴射時
期に基づき、該後噴射時期が第１クランク角度よりも進
角されているときに前記第１異常判定手段により異常判
定を行ない、該後噴射時期が第２クランク角度よりも遅
角されているときに前記第２異常判定手段により異常判
定を行なうように、異常判定をすべき手段を選択する手
段とを備えていることを特徴とする。
【００３４】すなわち、先に説明した発明は、還元剤増
量手段が作動したときの膨張行程におけるエンジントル
クの変化の大きさに基づいて異常診断に用いるべき判定
手段を選択するようにしたが、還元剤増量手段として後
噴射を採用した場合、燃え残り燃料（排気ガス中の還元
剤量）が多くなるか少なくなるかは、後噴射の時期に依
存する。すなわち、後噴射時期が早いと燃え残りが少な
くなり、遅いとそれが多くなる。
【００３５】そこで、本発明は、後噴射時期が第１クラ
ンク角度よりも進角されているときに第１異常判定手段
により異常判定を行ない、該後噴射時期が第２クランク
角度よりも遅角されているときに第２異常判定手段によ
り異常判定を行なうようにしたものである。この場合
も、先の発明と同様に、第１クランク角度と第２クラン
ク角度とは同じ値であっても異なる値であってもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、エンジ
ンの燃焼制御の形態を変更することによって還元剤量を
増大させたときの少なくとも膨張行程の所定期間におけ
るエンジントルクの大きさを検出し、それに基づいて還
元剤の増大量の推定、当該増量制御の補正、又は異常診
断を行なうようにしたから、その推定、補正、又は診断
の精度が高くなる。
【００３７】また、本発明によれば、還元剤増量手段を
作動させたときの膨張行程の所定期間におけるエンジン
トルク変化の大きさに基づいて還元剤増大量の推定を行
なう第１還元剤増大量推定手段と、還元剤増量手段を作
動させたときの他の還元剤濃度に関連する値の変化の大
きさに基づいて還元剤増大量の推定を行なう第２還元剤
増大量推定手段とを備え、膨張行程の所定期間における
エンジントルクの前記還元剤増量手段の作動に伴う変化
の大きさに基づいて、当該推定に用いるべき手段を選択
するようにしたから、還元剤増量手段によって増大すべ
き排気ガス中の還元剤量が多いか少ないかに拘わらず、
高い精度で還元剤増大量の推定を行なうことができるよ
うになる。
【００３８】また、本発明によれば、還元剤増量手段を
作動させたときの膨張行程の所定期間におけるエンジン
トルクの大きさに基づいて異常判定を行なう第１異常判
定手段と、還元剤増量手段を作動させたときの還流後の
エンジントルクの大きさに基づいて異常判定を行なう第
２異常判定手段とを備え、後噴射時期に基づいて、異常
判定に用いるべき手段を選択するようにしたから、還元
剤増量手段によって増大すべき排気ガス中の還元剤量が
多いか少ないかに拘わらず、高い精度で異常診断を行な
うことができるようになる。
【００３９】
【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。
【００４０】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のエンジン本体であ
る。このエンジン本体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内にピストン３が往復動可
能に嵌挿されていて、この気筒２とピストン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噴孔が開閉作動されて、
燃焼室４に燃料を直接噴射するようになっている。
【００４１】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によって検出されるコモンレー
ル６内の燃圧が所定値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が設けられている。
【００４２】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おり、後述す
るエンジントルクを検出する手段を構成する。
【００４３】１０はエンジン本体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の下流端部に
は、図示しないがサージタンクが設けられ、このサージ
タンクから分岐した各通路が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、サージタンクには
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、エンジン本体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に
はその開度を検出するセンサ（図示省略）が設けられて
いる。
【００４４】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、排気マニホールドを介して各気筒
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、排気ガス中の酸
素濃度を検出するリニアＯ2 センサ１７と、排気流によ
り回転されるタービン２１と、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ
（一酸化炭素）及びＮＯｘを浄化可能な触媒コンバータ
２２とが配設されている。また、触媒コンバータ２２の
出口には排気ガス温度を検出する温度センサ１９が設け
られている。
【００４５】前記触媒コンバータ２２は、軸方向に平行
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
ライト製担体の各貫通孔壁面に触媒層を形成したハニカ
ム触媒を触媒容器に収容したものである。触媒層はゼオ
ライトにＰｔをスプレードライ法によって乾固担持させ
てなる触媒粉をバインダによって前記担体に担持させる
ことによって形成されており、空燃比が理論空燃比より
もリーンのとき、すなわち酸素濃度が高い雰囲気（酸素
濃度４％以上あるいはＡ／Ｆ≧１８）でも排気ガス中の
ＮＯｘをＨＣ等の還元剤によって還元する反応に触媒活
性を示すとともに、ＨＣの酸化反応にも触媒活性を呈
し、理論空燃比付近では三元触媒としても働く。
【００４６】前記排気通路２０の酸素濃度センサ１７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の排気ガスの
一部をＥＧＲ弁２４により流量調節しながら吸気通路１
０に還流させるようになっている。
【００４７】前記ＥＧＲ弁２４は、負圧応動式のもので
あって、その弁箱の負圧室に負圧通路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、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。
【００４８】前記ターボ過給機２５は、ＶＧＴ（バリア
ブルジオメトリーターボ）であって、これにはダイヤフ
ラム３０が取り付けられていて、負圧制御用の電磁弁３
１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、排気ガス流路の断面積が調節されるようになっ
ている。
【００４９】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
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、圧力センサ１０ａ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、酸素濃度
センサ１７からの出力信号と、温度センサ１９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。
【００５０】そして、インジェクタ５による燃料噴射量
及び燃料噴射時期がエンジンの運転状態及び触媒コンバ
ータ２２のＮＯｘ触媒の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２
５の作動制御（ＶＧＴ制御）とが行なわれるようになっ
ている。
【００５１】（燃料噴射制御，異常診断）本発明の特徴
は、所定の運転状態においてエンジンの燃焼制御形態を
変更することによって排気ガス中の還元剤（ＨＣ等）を
増量する手段を設け、該手段を作動させたときの少なく
とも膨張行程の所定期間におけるエンジントルクの変化
を監視することによって、その還元剤の増大量の推定、
その増量手段の異常診断、並びに増大量の補正を行なう
ようにした点にある。以下、具体的に説明する。
【００５２】−燃料噴射制御− 前記ＥＣＵ３５には、エンジン本体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Ｑｂ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、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
主噴射量Ｑｂが読み込まれ、この主噴射量Ｑｂ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。この主燃料噴射制御によって、
エンジン本体１の目標トルクに対応する分量の燃料が供
給され、エンジン本体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。
【００５３】上記主噴射は燃料を一括して一回で噴射す
る一括噴射又は燃料を複数回に分割して噴射する多段噴
射によって行なわれるが、定常運転時（アクセル開度の
変化が小さい時）には、原則として多段噴射は２段噴射
とし、排気ガス中の還元剤量を増大させるときは多段噴
射を２段噴射から３段噴射に変更する。
【００５４】以下、多段噴射の内容について具体的に説
明する。
【００５５】多段噴射は、図２に例示するように主噴射
燃料を（ａ）の如く一括して噴射するのではなく、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（ｂ），（ｃ）の如く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、噴射休止間隔（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５０〜１０００μ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。図２では３段の分割までを
例示しているが、必要に応じて４段以上に分割してもよ
い。この多段分割噴射の基本的作用は次の通りである。
【００５６】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。
【００５７】噴射休止間隔Δｔが５０μ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。噴射休止間隔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。
【００５８】要するに、主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。
【００５９】そうして、排気ガス中のＨＣ量は、分割回
数及び噴射休止間隔Δｔに応じて異なるものになる。
【００６０】図３は主噴射の分割回数及び噴射休止間隔
Δｔが排気ガス中のＨＣ量に及ぼす影響について調べた
結果を示している。これは、エンジン１の目標トルクに
対応する分量の燃料を圧縮行程上死点付近から一括して
噴射した場合（一括噴射）、２回に等分割して噴射した
場合（２分割噴射）、３回に等分割して噴射した場合
（３分割噴射）の各々について、噴射休止間隔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と
ＨＣ量との関係を調べたものである。２分割噴射では、
Δｔ＝３５０，４００，７００，９００μ秒について調
べ、３分割噴射では、Δｔ＝４００，５５０，７００，
９００μ秒について調べた。
【００６１】図３によれば、多段噴射にすると、燃料を
一括噴射した場合に比べて分割回数が多くなるほど排気
ガス中のＨＣ量が増大し、また、噴射休止間隔Δｔが長
くなるほど排気ガス中のＨＣ量が増大している。
【００６２】−還元剤増大量推定，異常診断− 図４は第１の還元剤増大量推定手段によるＨＣ（還元
剤）増大量の推定及び第１異常判定手段による異常診断
のフローを示す。この制御は所定クランク角毎に実行さ
れる。
【００６３】まず、スタート後のステップＳ１でクラン
ク角信号等のデータを読み込む。続くステップＳ２でク
ランク角ＣＡが膨張行程の所定期間であるＡＴＤＣ４０
〜１２０゜にあると判別されるとステップＳ３に進み、
それ以外のＣＡであればリターンする。ステップＳ３で
前記期間の直前に３段噴射が行なわれていると判別され
ると、ステップＳ４に進んでタイマー値Ｔのカウントを
クランク角が１２０゜になるまで行なう（ステップＳ
５）。
【００６４】すなわち、タイマー値Ｔのカウントは上述
の２段噴射から３段噴射への変更による還元剤増大制御
が行なわれたときのＣＡ＝ＡＴＤＣ４０〜１２０゜の期
間のエンジントルクの大きさをみるものである。この場
合、エンジントルクの大きさは、タイマー値Ｔとして把
握され、タイマー値Ｔが大きいほどクランク軸の角速度
が小さい、つまり、エンジントルクが低いということに
なる。
【００６５】ここに、ＡＴＤＣ４０〜１２０゜ＣＡの角
速度（エンジントルク）を検出するのは、排気ガス中の
還元剤量が多くなるか少なくなるかは拡散燃焼後のいわ
ゆる後燃え（後期燃焼）がどの程度生じているかによる
ためである。すなわち、本発明は、この後燃えに起因す
るエンジントルクの大きさを検出することによって燃料
がどの程度燃え残って排気ガス中の還元剤の増大に寄与
したかをみるものである。そうして、後燃えは一般には
ＡＴＤＣ３０゜以降の現象であるが、ＡＴＤＣ４０゜よ
りも早い時期では燃焼初期の予混合燃焼及びこれに続く
拡散燃焼によって発生するエンジントルクの影響が大き
く、後燃えによるエンジントルクを確実に捉えることが
難しくなる。また、ＡＴＤＣ１２０゜以降は後燃え現象
はほとんどないもの考えられる。
【００６６】図５はＢＴＤＣ５゜ＣＡから一括噴射を行
なった後にＡＴＤＣ３５゜ＣＡ付近から後噴射を行なっ
た場合及びＢＴＤＣ５゜ＣＡから３段の多段噴射を行な
った場合の気筒内圧力の経時変化を模式的に示すもので
ある。一括噴射後に後噴射を行なったケースではＡＴＤ
Ｃ５゜ＣＡ付近に一括噴射によるピークが現れた後、Ａ
ＴＤＣ４０゜以降に後噴射による第２のピークが現れて
いる。この第２のピークの高さが排気ガス中の還元剤量
に応じて変わるから、本発明は、このケースでは第２の
ピークの高さに対応するエンジントルクを検出するもの
である。
【００６７】一方、３段噴射のケースでは、燃料が分割
して噴射されるために、そのピークは一括噴射の第１ピ
ークよりも低くなり、また、第２のピークは現れない
が、ＡＴＤＣ４０゜ＣＡ以降の気筒内圧力の下降度合が
排気ガス中の還元剤量に応じて変わる。そこで、本発明
は、４０゜ＣＡ以降のエンジントルクを検出するもので
ある。
【００６８】なお、ステップＳ３で直前の噴射が３段噴
射でなければ、前記カウントはなされず、また、ステッ
プＳ５でクランク角が１２０゜になっていなければ、１
２０゜になるまで、タイマー値Ｔのカウントがなされ
る。
【００６９】続くステップＳ６で前記タイマー値Ｔに基
づいてＨＣ増大量の推定をする。この推定は、予め実験
により求めてＥＣＵ３５のメモリに電子的に格納された
マップからそのときのエンジン運転状態に対応して設定
されたＨＣ増大量（言うならば燃え残りＨＣ量）を読み
込むことにより行なう。そのマップでは、ＨＣ増大量は
タイマー値Ｔが大きくなるほど（エンジントルクが小さ
くなるほど）大きくなっている。この読込みは、同じエ
ンジン運転状態で２段噴射である場合に予測される基準
タイマー値Ｔｒと当該３段噴射での実測タイマー値Ｔと
の差（トルク変化量）の大小によって当該噴射形態の変
更によって増大したＨＣ量を推定していることになる。
【００７０】続くステップＳ７では上述の如く推定され
たＨＣ増大量と予め設定された基準値ＨＣｏとの偏差Δ
ＨＣを求め、それが予め設定された基準偏差ΔＨＣｏよ
りも大きいか否かをステップＳ８で判別する。基準値Ｈ
Ｃｏは還元剤増量制御が正常である場合に予測されるＨ
Ｃ増大量である。基準偏差ΔＨＣｏは還元剤増量制御が
正常であるとみなすことができる上限値である。
【００７１】ステップＳ８で実際の偏差ΔＨＣが基準偏
差ＨＣｏよりも大きいと判別したときはステップＳ９に
進んで異常回数ＮをカウントしてステップＳ１０に進み
モニタ回数Ｍをカウントし、実際の偏差ΔＨＣが基準偏
差ＨＣｏ以下であると判別したときはステップＳ１０に
進んでモニタ回数Ｍのみをカウントする。
【００７２】モニタ回数Ｍが予め設定された回数Ｍｏに
なるまで、以上のステップＳ１〜Ｓ１０の処理を行ない
（ステップＳ１１）、回数Ｍｏになった時点でステップ
Ｓ１２に進んでモニタ回数Ｍｏに対する異常回数Ｎの比
が予め定められた限界値Ｎｏよりも大きいか否かを判別
する。そして、当該比が限界値Ｎｏを越えているときは
ステップＳ１３に進んで還元剤増量制御の異常を判定し
てワーニングを行ない、ステップＳ１４に進んで異常回
数Ｎ及びモニタ回数Ｍを零にする。限界値Ｎｏを越えて
いない場合にはステップＳ１２からＳ１４に進んで異常
回数Ｎ及びモニタ回数Ｍを零にする。
【００７３】以上の例では異常診断を推定値ＨＣに基づ
いて行なうようにしたが、ＡＴＤＣ４０〜１２０゜ＣＡ
のタイマー値Ｔに基づき、このＴが正常と判断すること
ができる所定範囲に存するか否かを判別して、その範囲
外となる異常回数Ｎを前記の例と同様にカウントし、全
モニタ回数Ｍｏに対する異常回数Ｎの比に基づいて異常
判定を行なうようにしてもよい。
【００７４】また、主噴射（一括噴射又は多段噴射）の
みを行なっている状態から後噴射をも行なう形態に変更
することによって還元剤の増量を図る場合でも前記多段
噴射の場合と同様にしてＨＣ増大量の推定及び異常診断
を行なうことができる。その場合の制御フローは図４の
ステップＳ３を「直前は後噴射？」に代えたものにな
る。
【００７５】−燃焼制御形態の変更（ＨＣ（還元剤）量
増大制御）及びその補正−図６は排気ガス中のＨＣ（還
元剤）量を増大させるための燃焼制御（燃料噴射制御）
形態の変更と、エンジントルクに基づくＨＣ量増大制御
の補正のフローを示す。このフローは所定クランク角毎
に実行される。
【００７６】スタート後のステップＳＡ１でクランク角
信号、エアフローセンサ出力、アクセル開度、温度セン
サ出力等を読み込む。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
ら主噴射（メイン噴射）量Ｑｂを読み込む。燃料噴射量
マップは、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噴射量Ｑｂを記録したもの
であり、主噴射量Ｑｂ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。なお、図６及び図７ではメイン噴射、ポスト
噴射の用語を採用しているが、各々は主噴射、後噴射と
同じ概念である。
【００７７】主噴射時期Ｉｂ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Ｑｂが多いほど進角され、反対に噴射
量Ｑｂが少ないほど遅角される。また、エンジン水温に
基づいて、該水温が低いときには主噴射時期Ｉｂが所定
量リタードされて暖機運転される。
【００７８】続くステップＳＡ３で触媒コンバータ２２
の出口（下流側）の温度センサ１９の出力に基づいて触
媒温度を推定する。この場合、温度センサ１９によって
検出される排気ガス温度を触媒温度としても、当該排気
ガス温度に実験で求めた補正係数を掛けて触媒温度とし
てもよい。また、温度センサを用いずに現在のエンジン
の運転状態及び運転履歴に基づいて触媒温度を推定する
ようにしてもよい。
【００７９】続くステップＳＡ４で触媒温度に応じて多
段噴射の形態を設定する。すなわち、図８に模式的に示
すようにＮＯｘ触媒には触媒活性がピークになる温度が
あり、それよりも低い温度及び高い温度のいずれにおい
てもＮＯｘ浄化率は低くなる。従って、触媒温度がピー
ク温度Ｔco付近及びそれよりも高いときは２段噴射を設
定し、ピーク温度Ｔcoよりも低いときには、ＮＯｘ触媒
に供給される還元剤量を多くしてその酸化反応熱によっ
て活性を促すべく、つまり触媒温度をピーク温度Ｔcoに
近づけるべく３段噴射を設定する。
【００８０】具体的には、２段噴射の場合は、主噴射量
Ｑｂを等分割して１段目及び２段目の各噴射量ＱT1＝Ｑ
T2＝1/2Ｑｂを設定し、前記主噴射時期Ｉｂを１段目の
噴射時期ＩT1とし、その終了からΔｔの休止間隔をおい
て２段目の噴射時期ＩT2を設定する。Δｔは例えば５０
〜５００μ秒とする。これにより、一括噴射に比べて燃
費率が良くなり、ＮＯｘ発生も抑えられる。一方、３段
噴射の場合は、主噴射量Ｑｂを等分割して１段目、２段
目及び３段目の各噴射量ＱT1＝ＱT2＝ＱT3＝1/3Ｑｂを
設定し、前記主噴射時期Ｉｂを１段目の噴射時期ＩT1と
し、その終了からΔｔの休止間隔をおいて２段目の噴射
時期ＩT2、その終了から同じくΔｔの休止間隔をおいて
３段目の噴射時期ＩT3を設定する。この時のΔｔは５０
０〜１０００μ秒とする。これにより、排気ガス中のＨ
Ｃ量が２段噴射の場合に比べて多くなる（図３参照）。
【００８１】続くステップＳＡ５で現在の多段噴射が３
段噴射であることを判別すると、ステップＳＡ６で上述
のＨＣ増大量の推定値ＨＣが求められ、ステップＳＡ７
でその推定値ＨＣが基準値ＨＣｏよりも大きいか否かを
判別する。この推定値ＨＣは３段噴射を実行したときの
膨張行程の所定期間（ＡＴＤＣ４０〜１２０゜ＣＡ）の
エンジントルクの大きさに対応する。
【００８２】推定値ＨＣが基準値ＨＣｏよりも大きい
（排気ガス中のＨＣ量が予定よりも多い）ときは、ステ
ップＳＡ８に進んで噴射休止間隔Δｔを所定量α小さく
し、推定値ＨＣが基準値ＨＣｏ以下である（排気ガス中
のＨＣ量が予定よりも少ない）ときは、ステップＳＡ９
に進んで噴射休止間隔Δｔを所定量α大きくすることに
よって、噴射時期ＩT2，ＩT3を補正し噴射を実行する
（ステップＳＡ１０，ＳＡ１１）。すなわち、排気ガス
中の実際のＨＣ量が予定よりも多いときは噴射休止間隔
Δｔを小さくしてＨＣ量の増大を抑え、排気ガス中の実
際のＨＣ量が予定よりも少ないときはΔｔを大きくして
ＨＣ量の増大度を高くするものである（図３参照）。
【００８３】−燃焼制御形態の変更及びその補正の他の
例−図７は排気ガス中のＨＣ（還元剤）量を増大させる
ための燃焼制御（燃料噴射制御）形態の変更、並びにエ
ンジントルクに基づくＨＣ量増大制御の補正に関する他
の例のフローを示す。
【００８４】スタート後のステップＳＢ１〜ＳＢ３は図
６のフローのステップＳＡ１〜ＳＡ３と同じである。続
くステップＳＢ４ではエンジン運転状態及び触媒温度に
基づいて後噴射（ポスト噴射）量Ｑｐ及びその噴射時期
Ｉｐを設定する。すなわち、後噴射量Ｑｐも主噴射量Ｑ
ｂと同様にアクセル開度が大きいほど、またエンジン回
転数が高いほど噴射量が多くなるように設定されたマッ
プから読み込むが、触媒温度がピーク温度Ｔco付近にあ
るときはマップから読み込んだ噴射量をＱｐとし、ピー
ク温度Ｔcoよりも低いときには、ＮＯｘ触媒に供給され
る還元剤量を多くするべく後噴射量Ｑｐを増量し、ピー
ク温度Ｔcoよりも高いときには、触媒温度のさらなる上
昇を抑制し又は触媒温度をピーク温度Ｔcoに近づけるべ
く後噴射量Ｑｐを減少する。
【００８５】後噴射時期Ｉｐは例えばＡＴＤＣ３０〜９
０゜ＣＡの範囲でエンジン負荷が高いほど進角するよう
に設定する。後噴射は全ての気筒についてその主噴射の
たびに実行するのではなく、主噴射が各気筒に対して所
定の順番で行なわれていくとき、例えば主噴射５回に１
回の割合、ないしは主噴射２５回に１回の割合で後噴射
を行なう。このように後噴射を間引いて行なうのは、主
噴射のたびに後噴射をするときにはその噴射量が少なく
なるため精度良く噴射量を制御することが難しくなるこ
と、また、ＮＯｘ触媒は還元剤の増量が間欠的に行なわ
れるときＮＯｘ浄化率が高くなる傾向にあることによ
る。
【００８６】続くステップＳＢ５では制御の対象とする
気筒が後噴射をすべき気筒であることを判別するとステ
ップＳＢ６に進み、図６のステップＳＡ６の場合と同様
に膨張行程の所定期間（但し後噴射後の所定期間）のエ
ンジントルクの大きさに対応する推定値ＨＣを求め、続
くステップＳＢ７でその推定値ＨＣが基準値ＨＣｏより
も大きいか否かを判別する。
【００８７】推定値ＨＣが基準値ＨＣｏよりも大きい
（排気ガス中のＨＣ量が予定よりも多い）ときは、ステ
ップＳＢ８に進んで後噴射量Ｑｐを所定量βだけ減量す
るとともに、後噴射時期Ｉｐを所定量γだけ進角させ、
推定値ＨＣが基準値ＨＣｏ以下である（排気ガス中のＨ
Ｃ量が予定よりも少ない）ときは、ステップＳＢ９に進
んで後噴射量Ｑｐを所定量βだけ増量するとともに、後
噴射時期Ｉｐを所定量γだけ遅角させて、噴射を実行す
る（ステップＳＢ１０）。
【００８８】この場合、後噴射量Ｑｐの増減は排気ガス
中のＨＣ量の増減につながる。後噴射時期Ｉｐの進角は
後燃えする燃料の割合を増加させて排気ガス中のＨＣ量
を減らすことに、後噴射時期Ｉｐの遅角は後燃えする燃
料の割合を減らして排気ガス中のＨＣ量を増大させるこ
とにつながる。後噴射時期Ｉｐを進角させるときに後噴
射量Ｑｐを減らすのは、後燃えが多くなるとエンジンの
出力が要求出力よりも高くなるため、その出力の余分な
上昇を避ける意味もあり、後噴射時期Ｉｐを遅角させる
ときに後噴射量Ｑｐを増やすのは、後燃えが減るとエン
ジンの出力が要求出力よりも低くなるため、その出力を
維持する意味もある。
【００８９】−第２還元剤増大量推定手段及び第２異常
判定手段−第２還元剤増大量推定手段によるＨＣ増大量
推定並びに第２異常判定手段による異常診断のフローは
図９及び図１０に示されている。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む。続くステップＳＣ２に
おいて、３段噴射による排気ガス中の還元剤量の増大の
影響がエンジントルクに現れる時間帯Ｔｚを設定する。
すなわち、３段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、３段噴射による排気ガス中のＨＣの増大の影響が
エンジントルクに現れるまでに遅れがある。
【００９０】そこで、３段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Ｔ
z2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。
【００９１】続くステップＳＣ３で３段噴射の実行が確
認され、ステップＳＣ４でその終了が確認されると、ス
テップＳＣ５でタイマ値Ｔ１をインクリメントする。続
くステップＳＣ６でタイマ値Ｔ１が３段噴射影響の出始
め時間Ｔz1に達したことが確認されると、ステップＳＣ
７で今膨張行程にある気筒がＡＴＤＣ９０゜ＣＡに至っ
た時点で、ステップＳＣ８に進んでＡＴＤＣ０゜ＣＡか
らＡＴＤＣ９０゜ＣＡまでの時間、すなわちエンジント
ルクに対応する変動値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３段噴射影響の消滅時間Ｔ
z2になるまで行なわれる（ステップＳＣ９）。
【００９２】エンジントルクの変動値ΔＮｅは図１１に
示すように圧縮行程上死点からＡＴＤＣ９０゜ＣＡまで
の時間である。エンジン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ＡＴＤＣ
９０゜ＣＡまでの時間は短くなる、すなわち、変動値Δ
Ｎｅは小さくなるから、この変動値ΔＮｅはエンジント
ルクに対応したものである。
【００９３】続くステップＳＣ１０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、ステップＳＣ１１でタイマ値Ｔ
１の記憶をクリアする。続くステップＳＣ１２では平均
値ΔＮｅavと予め設定された基準値ΔＮｅavｏとの偏差
ΔＮを求め、この偏差ΔＮに基づいてＨＣ増大量を推定
する。基準値ΔＮｅavｏは同じエンジン運転状態で２段
噴射である場合に予測される変動値である。偏差ΔＮが
大きいほどＨＣ増大量が大きい推定されることになる。
【００９４】続くステップＳＣ１３で前記偏差ΔＮが予
め設定された基準偏差ΔＮｏよりも大きいか否かを判別
する。基準偏差ΔＮｏは還元剤増量制御が正常であると
みなすことができる上限値である。ステップＳＣ１４〜
ＳＣ１９は図４のＳ９〜Ｓ１４と同じである。
【００９５】なお、前記Ｔｚの時間帯は前記還元剤増量
手段による還元剤の増量を抑制する。すなわち、２段噴
射として、還元剤増量による後燃えの影響が変動値ΔＮ
ｅに現れないようにする。還元剤増量手段として後噴射
を採用する場合には後噴射の時期をＡＴＤＣ９０゜ＣＡ
以降とする。
【００９６】−異常判定手段の選択− 図１２は前記第１異常判定手段と第２異常判定手段とを
備えている場合の異常判定手段の選択フローを示す。
【００９７】すなわち、スタート後のステップＳＤ１で
制御用データを入力し、ステップＳＤ２でモニタ条件が
成立しているか判別する。モニタとは異常診断を意味す
る。モニタ条件は、エンジンの運転状態が定常状態に入
って所定時間を経過していること、異常診断が未だなさ
れていないこと、エンジンの暖機が終了していること
（排気ガス温度又はエンジン水温が所定値以上であるこ
と）、並びに最初に行なわれた３段噴射から所定時間を
経過していることである。
【００９８】前記モニタ条件が全て成立すると、ステッ
プＳＤ３に進んで前記ＨＣ増大量の推定値ＨＣが予め定
められた第１の所定値ＨＣ１以下か否かを判別する。こ
の推定値ＨＣは、膨張行程でのエンジントルクの前記３
段噴射による還元剤増量に伴う変化の大きさに対応する
ものであり、推定値ＨＣが第１所定値ＨＣ１以下という
ことはエンジントルクの変化の大きさが所定値以上であ
ることを意味する。
【００９９】ステップＳＤ３で推定値ＨＣが第１の所定
値ＨＣ１以下であると判別されるとステップＳＤ４に進
んで第１異常判定手段による異常診断が実行される。推
定値ＨＣが第１の所定値ＨＣ１を越える場合、並びに第
１異常判定手段による異常診断が実行される場合のいず
れにおいても、ステップＳＤ５に進んで推定値ＨＣ第２
の所定値ＨＣ２よりも大きいか否かを判別し、大きい場
合にはステップＳＤ６に進んで第２異常判定手段による
異常診断を実行する。
【０１００】第１の所定値ＨＣ１と第２の所定値ＨＣ２
との大小関係は「ＨＣ１＜ＨＣ２」である。従って、推
定値ＨＣが第２の所定値ＨＣ２以下の場合は第１の異常
判定手段のみによる異常診断が行なわれ、第１の所定値
ＨＣ１と第２の所定値ＨＣ２との間にある場合は第１の
異常判定手段と第２の異常判定手段との双方で異常診断
が行なわれ、第１の所定値ＨＣ１よりも大きい場合には
第２異常判定手段のみによる異常診断が行なわれること
になる。
【０１０１】すなわち、第１異常判定手段による異常判
定は、還元剤増量手段が作動したときに膨張行程におけ
るエンジントルクが大きく増大変化するのであれば、異
常の有無を精度良く診断することができる。しかし、そ
の増大変化が小さい場合には、還元剤増量手段の作動が
ない場合のエンジントルクとの差があまりないことにな
り、異常診断の精度が低くなる。この増大変化が大きい
場合とは、燃料が燃焼室で燃焼して燃え残る量が少ない
とき、すなわち、推定値ＨＣが少ないときである。そこ
で、推定値ＨＣが第１の所定値ＨＣ以下のときは異常診
断に第１異常判定手段を用いるようにしたものである。
【０１０２】一方、第２異常判定手段による異常診断
は、還元剤増量手段が作動し、増量された還元剤が燃焼
室に還流されて燃焼したときのエンジントルクの大きさ
に基づいて異常判定をするものであるから、このときの
エンジントルクが大きく増大変化する場合に異常の有無
を精度良く診断することができる。そして、このエンジ
ントルクの増大変化が大きい場合とは、燃料が燃焼室で
燃焼せずに燃え残る量が多いとき、すなわち、推定値Ｈ
Ｃが多いときである。そこで、推定値ＨＣが第２の所定
値ＨＣよりも多いのときは異常診断に第２異常判定手段
を用いるようにしたものである。
【０１０３】また、推定値ＨＣが第１の所定値ＨＣ１と
第２の所定値ＨＣ２との間にある場合は第１の異常判定
手段と第２の異常判定手段との双方で異常診断が行なわ
れるが、少なくとも一方で異常の判定が出たときに警告
するようにすれば、早期点検を促す上で有利になり、双
方で異常の判定が出たときのみ警告をするようにすれ
ば、異常という判定の信頼性が高くなる。
【０１０４】なお、第１異常判定手段と第２異常判定手
段との双方で異常診断を行なう場合、同時に両者で異常
診断をするのではなく、いずれか一方を先に行なう。
【０１０５】また、第１の所定値ＨＣ１と第２の所定値
ＨＣ２との大小関係は「ＨＣ１＞ＨＣ２」とすることも
できる。その場合、推定値ＨＣがＨＣ１とＨＣ２との間
にあれば、いずれの異常判定手段でも異常診断はなされ
ないことになる。つまり、診断の信頼性が低くなる場合
には異常診断をしないということである。
【０１０６】−還元剤増量手段として後噴射を採用した
場合の選択−この場合は、後噴射時期Ｉｐが所定のクラ
ンク角度よりも進角側にあるか遅角側にあるかによって
第１異常判定手段を採用するか第２異常判定手段を採用
するかの選択を行なうようにすればよい。すなわち、進
角側にあれば、燃焼室で燃え残る燃料が少なくなり、還
元剤増量手段の作動によって膨張行程でのエンジントル
クの増大変化が大きくなるから、第１異常判定手段によ
る異常診断に有利になり、遅角側にあれば、燃焼室で燃
え残る燃料が多くなり、それが燃焼室に還流されて燃焼
することによるエンジントルクの増大変化が大きくなる
から、第２異常判定手段による異常診断に有利になる。
【０１０７】従って、その場合の選択フローは図１２と
類似したものになり、ステップＳＤ３において後噴射時
期Ｉｐが第１のクランク角度Ｉｐ１以下（進角側）か否
かの判別を行なうようにして、第１のクランク角度Ｉｐ
１以下の場合にステップＳＤ４に進み、ステップＳＤ５
において後噴射時期Ｉｐが第２のクランク角度Ｉｐ２よ
りも大きい（遅角側）か否かの判別を行なうようにし
て、第２のクランク角度Ｉｐ２よりも大きい場合にステ
ップＳＤ６に進むようにすればよい。
【０１０８】−還元剤増大量推定手段の選択− 図１３は前記第１還元剤増大量推定手段と第２還元剤量
推定手段とを備えている場合の、使用すべき手段の選択
フローを示す。すなわち、図１２の異常診断手段選択フ
ローと同様にスタート後のステップＳＥ１で制御用デー
タを入力し、ステップＳＥ２で前記ＨＣ増大量の推定値
ＨＣが予め定められた第１の所定値ＨＣ１以下か否かを
判別する。推定値ＨＣが第１の所定値ＨＣ１以下である
と判別されるとステップＳＥ３に進んで第１還元剤増大
量推定手段による推定が実行される。推定値ＨＣが第１
の所定値ＨＣ１を越える場合、並びに第１還元剤増大量
推定手段による推定が実行される場合のいずれにおいて
も、ステップＳＥ４に進んで推定値ＨＣ第２の所定値Ｈ
Ｃ２よりも大きいか否かを判別し、大きい場合にはステ
ップＳＥ５に進んで第２還元剤増大量推定手段による推
定を実行する。
【０１０９】第１の所定値ＨＣ１と第２の所定値ＨＣ２
との大小関係は「ＨＣ１＜ＨＣ２」である。従って、推
定値ＨＣが第２の所定値ＨＣ２以下の場合は第１還元剤
増大量推定手段のみによる推定が行なわれ、第１の所定
値ＨＣ１と第２の所定値ＨＣ２との間にある場合は第１
及び第２の両還元剤増大量推定手段で推定が行なわれ、
第１の所定値ＨＣ１よりも大きい場合には第２還元剤増
大量推定手段のみによる推定が行なわれることになる。
【０１１０】従って、還元剤増量手段が作動したときに
膨張行程におけるエンジントルクが大きく増大変化する
ときには第１還元剤増大量推定手段で還元剤増大量の推
定が行なわれ、還元剤増量手段が作動し増量された還元
剤が燃焼室に還流されて燃焼したときのエンジントルク
の増大変化量が大きいときには第２還元剤増大量推定手
段で還元剤増大量の推定が行なわれるから、その推定値
の信頼性が高いものになる。
【０１１１】なお、上記実施形態では第２還元剤増大量
推定手段及び第２異常判定手段に、増量された還元剤が
排気還流されることによって発生するエンジントルクの
変化を検出し、該検出値に基づいて当該推定及び診断を
行なうようにしたが、排気通路に酸素濃度センサ又は排
気ガス温度センサを配置し、そのセンサの出力変化に基
づいて当該推定及び診断を行なうようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼルエンジンの制御装置の全体構成図。
【図２】一括噴射及び多段噴射の噴射時期を示すタイム
チャート図。
【図３】主噴射の分割回数及び噴射休止間隔Δｔが排気
ガス中のＨＣ量に及ぼす影響を示すグラフ図。
【図４】ＨＣ（還元剤）増大量推定及び異常診断のフロ
ー図。
【図５】一括噴射後に後噴射を行なった場合、並びに多
段噴射を行なった場合の気筒内圧力の変化を模式的に示
すグラフ図。
【図６】燃焼制御形態の変更及びその補正のフロー図。
【図７】燃焼制御形態の変更及びその補正の他の例のフ
ロー図。
【図８】ＮＯｘ触媒の温度と浄化率との関係を模式的に
示すグラフ図。
【図９】異常診断の他の例の一部を示すフロー図。
【図１０】異常診断の他の例の残部を示すフロー図。
【図１１】還元剤増量手段によって増量された還元剤が
燃焼室に還流される前と後のエンジントルクを示すグラ
フ図。
【図１２】異常診断制御の選択制御のフロー図。
【図１３】還元剤増大量推定手段の選択フロー図。
【符号の説明】
Ａ ディーゼルエンジンの制御装置 １ エンジン ２ 気筒 ４ 燃焼室 ５ インジェクタ（燃料噴射弁） ９ クランク角センサ（エンジントルク検出手段） １９ 温度センサ ２２ 触媒コンバータ ２５ ターボ過給機 ３２ アクセル開度センサ 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） Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ ５５０Ｌ Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA04 BA05 EA04 EB15 EC02 ED07 FA02 GA01 GA04 GA05 GA06 GA09 GA14 GA15 GA17 GA21 3G084 AA01 BA05 BA08 BA13 BA15 BA20 DA25 DA27 DA31 DA33 EA04 EA11 EB25 EC02 EC03 FA08 FA10 FA12 FA13 FA20 FA27 FA28 FA29 FA32 FA33 FA37 FA38 3G092 AA02 AA17 AA18 BB01 BB06 BB12 DC01 EA08 EA17 EB01 EB04 EB08 FA18 FA24 FB03 FB04 FB06 HA01Z HA06X HA06Z HA16Z HB01X HB01Y HB01Z HB02X HD01Z HD04Z HD05X HD07Z HE01Z HE03Z HE06Z HE08Z HF08Z 3G301 HA02 HA04 HA11 HA13 JA02 JA24 JB02 JB03 JB09 JB10 LA01 LB04 MA11 MA19 MA23 MA26 MA27 NA01 NA08 NB02 NC08 NE11 NE12 NE15 NE23 PA04Z PA11Z PA16Z PB03B PB03Z PD01Z PD03A PD11Z PD15Z PE01Z PE03Z PE06Z PE08Z PF03Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの運転状態に応じて燃焼室での
    燃焼を制御する燃焼制御手段と、該燃焼制御手段による
    燃焼制御の形態を変更して排気ガス中の還元剤量を増大
    させる還元剤増量手段とを備えたエンジンの制御装置に
    おいて、エンジントルクを検出する手段と、 前記検出手段によって検出される少なくとも膨張行程の
    所定期間におけるエンジントルクの前記還元剤増量手段
    の作動に伴う変化の大きさに基づいて前記排気ガス中の
    還元剤の増大量を推定する還元剤増大量推定手段とを備
    えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
  2. 【請求項２】 エンジンの運転状態に応じて燃焼室での
    燃焼を制御する燃焼制御手段と、該燃焼制御手段による
    燃焼制御の形態を変更して排気ガス中の還元剤量を増大
    させる還元剤増量手段とを備えたエンジンの制御装置に
    おいて、 エンジントルクを検出する手段と、 前記検出手段によって検出される少なくとも膨張行程の
    所定期間におけるエンジントルクの前記還元剤増量手段
    の作動に伴う変化の大きさに基づいて目標とする還元剤
    増大量となるように該還元剤増量手段の作動を補正する
    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。
  3. 【請求項３】 エンジンの運転状態に応じて燃焼室での
    燃焼を制御する燃焼制御手段と、該燃焼制御手段による
    燃焼制御の形態を変更して排気ガス中の還元剤量を増大
    させる還元剤増量手段とを備えたエンジンの異常診断装
    置であって、 エンジントルクを検出する手段と、 前記還元剤増量手段が作動したときの前記検出手段によ
    って検出される少なくとも膨張行程の所定期間における
    エンジントルクの大きさに基づいて該還元剤増量手段の
    異常を判定する手段とを備えていることを特徴とするエ
    ンジンの異常診断装置。
  4. 【請求項４】 エンジンの運転状態に応じて燃焼室での
    燃焼を制御する燃焼制御手段と、該燃焼制御手段による
    燃焼制御の形態を変更して排気ガス中の還元剤量を増大
    させる還元剤増量手段とを備えたエンジンの制御装置で
    あって、 前記還元剤増量手段が作動したときの少なくとも膨張行
    程の所定期間におけるエンジントルクの当該作動に伴う
    変化の大きさに基づいて前記排気ガス中の還元剤の増大
    量を推定する第１還元剤増大量推定手段と、 前記還元剤増量手段が作動したときの前記膨張行程の所
    定期間におけるエンジントルク以外の前記排気ガスの還
    元剤濃度に関連する値の当該作動に伴う変化の大きさに
    基づいて前記排気ガス中の還元剤の増大量を推定する第
    ２還元剤増大量推定手段と、 前記還元剤増量手段が作動したときの少なくとも膨張行
    程の所定期間におけるエンジントルクの当該作動に伴う
    変化の大きさに基づき、該変化の大きさが第１の所定値
    以上のときに前記第１還元剤増大量推定手段により還元
    剤増大量の推定を行ない、該変化の大きさが第２の所定
    値以下のときに前記第２還元剤増大量推定手段により還
    元剤増大量の推定を行なうように、推定をすべき手段を
    選択する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。
  5. 【請求項５】 燃料を気筒内燃焼室に直接噴射する燃料
    噴射弁と、 エンジンの運転状態に応じて前記燃料噴射弁を作動させ
    前記燃焼室での燃焼を制御する燃焼制御手段と、 前記燃焼制御手段による燃焼制御の形態を、圧縮行程上
    死点付近で燃料を噴射する主噴射と、該主噴射の後の膨
    張行程において少量の燃料を噴射する後噴射とを行なう
    形態に変更することにより排気ガス中の還元剤量を増大
    させる還元剤増量手段と、 排気ガスの一部をエンジンの燃焼室に還流する排気還流
    手段とを備えたエンジンの異常診断装置であって、 エンジントルクを検出する手段と、 前記還元剤増量手段が作動したときの前記検出手段によ
    って検出される少なくとも膨張行程の所定期間における
    エンジントルクの大きさに基づいて該還元剤増量手段の
    異常を判定する第１異常判定手段と、 前記還元剤増量手段が作動し還元剤濃度が高くなった排
    気ガスが前記燃焼室に還流されて燃焼したときの前記検
    出手段によって検出されるエンジントルクの大きさに基
    づいて前記還元剤増量手段の異常を判定する第２異常判
    定手段と、 前記還元剤増量手段によって設定される後噴射時期に基
    づき、該後噴射時期が第１クランク角度よりも進角され
    ているときに前記第１異常判定手段により異常判定を行
    ない、該後噴射時期が第２クランク角度よりも遅角され
    ているときに前記第２異常判定手段により異常判定を行
    なうように、異常判定をすべき手段を選択する手段とを
    備えていることを特徴とするエンジンの異常診断装置。
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