JP2003065117A

JP2003065117A - ディーゼルエンジン、及びそのコンピュータ・プログラム

Info

Publication number: JP2003065117A
Application number: JP2001252100A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Saito; 智明齊藤; Koji Habu; 幸次土生
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】ディーゼル・パティキュレート・フィルタ２２
ｂの温度がＮＯ_２による煤の燃焼が可能な所定温度域未
満の場合における煤低減を図る。【解決手段】本発明の第１の構成によれば、後燃料の後
噴射時期が、後燃料に基づく後燃焼が主燃料に基づく主
燃焼の略終了直後に開始されるよう、主燃料の噴射後、
膨張行程前半の所定の時期に設定されるため、エンジン
の燃焼室内に存在する炭素と周辺の酸素とがよく混合さ
れた状態で、後噴射された後燃料を上記炭素と共に燃焼
させることができ、炭素の凝縮体である煤の排出量を低
減することができる。従って、ディーゼル・パティキュ
レート・フィルタ２２ｂの温度がＮＯ_２による煤の燃焼
が可能な温度に相当する所定温度域未満であっても、エ
ンジンから排出される煤の量自体を低減できるため、デ
ィーゼル・パティキュレート・フィルタ２２ｂに補集さ
れる煤の量を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気浄
化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ディーゼルエンジンでは、カ
ーボンの凝縮体である煤を補集する、いわゆるディーゼ
ル・パティキュレート・フィルタを設けることが知られ
ている。また、ディーゼル・パティキュレート・フィル
タに補集された煤については、それを燃焼除去してディ
ーゼル・パティキュレート・フィルタを再生する必要が
あるが、カーボンの酸化はディーゼル・パティキュレー
ト・フィルタが高温（例えば、４００℃以上）にならな
いと行われない。しかしながら、一般的にディーゼルエ
ンジンは排気ガス温度が低くくなりやすいため、ディー
ゼル・パティキュレート・フィルタの温度が低く、煤の
燃焼除去が十分に行われないことがある。

【０００３】そこで、ディーゼル・パティキュレート・
フィルタ上流の排気通路に酸化触媒を配置し、この酸化
触媒で排気中のＮＯを酸化させてＮＯ_２を生成させ、デ
ィーゼル・パティキュレート・フィルタに補集されてい
る煤をこのＮＯ_２によって燃焼させることにより、煤を
除去し、ディーゼル・パティキュレート・フィルタを再
生することが知られている。（例えば、特開平１１−３
３６５３０号公報参照）このような先行技術によれば、
ディーゼル・パティキュレート・フィルタが比較的低温
（例えば、３００℃）であっても高酸化力のあるＮＯ_２
によってディーゼル・パティキュレート・フィルタに補
集された煤が連続的に燃焼除去され、特別な加熱装置を
設けることなくディーゼル・パティキュレート・フィル
タを再生することができるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術によっても、ディーゼル・パティキュレート・フ
ィルタ温度がＮＯ_２による煤の燃焼が可能な温度（例え
ば、３００℃）以下の時は、ディーゼル・パティキュレ
ート・フィルタにＮＯ_２が供給されても、ＮＯ_２によっ
て煤を燃焼除去することできない。従って、ディーゼル
・パティキュレート・フィルタの温度が上記ＮＯ_２によ
る燃焼が可能な温度以下の時は、ディーゼル・パティキ
ュレート・フィルタに補集された煤の除去が十分に行え
ないという問題があった。

【０００５】本発明は、以上のような問題に勘案してな
されたもので、その課題は、ディーゼル・パティキュレ
ート・フィルタの温度がＮＯ_２による煤の燃焼が可能な
所定温度域未満の場合における煤低減を図ることにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明にあってはその解決手法として次のようにし
てある。すなわち、本出願人は、圧縮行程上死点付近で
主燃料の主噴射を行うとともに、該主燃料の主噴射後、
後燃料の後噴射を行ない、かつ該後噴射の後噴射時期
を、後燃料に基づく後燃焼が主燃料に基づく主燃焼の略
終了直後に開始されるように、主燃料の噴射後、膨張行
程前半の所定の時期に設定することによって、エンジン
から排出される煤の量を効果的に抑制できることを見出
し、提案している。（特願２０００−３５２９２２号）また、本出願人によれば、このような提案によって、排
気ガス温度が上昇することも見出した。本発明では、こ
の後噴射時期制御を利用することによって、ディーゼル
・パティキュレート・フィルタの温度がＮＯ_２による煤
の燃焼が可能な温度未満の時、エンジンから排出される
煤の量自体を低減することによって、煤の低減を図ろう
とするものである。更に、本発明では、この後噴射時期
制御によって、ディーゼル・パティキュレート・フィル
タ温度をＮＯ_２による煤の燃焼が可能な温度まで早期に
上昇させ、ＮＯ_２による煤の燃焼除去の早期化を図ろう
とするものである。具体的には、まず、本発明の第１の
構成では、ディーゼルエンジンの排気通路に配置され、
排気中のＮＯを酸化させてＮＯ_２を生成する酸化触媒
と、該酸化触媒下流の排気通路に配置され、煤を捕集す
るとともに、所定温度域においては、捕集された煤が上
記酸化触媒により生成されたＮＯ_２と反応することによ
り燃焼除去されるディーゼル・パティキュレート・フィ
ルタと、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
該燃料噴射弁により圧縮行程上死点付近で主燃料を噴射
する主噴射手段と、該主噴射手段により噴射された主燃
料に基づく主燃焼の略終了直後に、後燃料に基づく後燃
焼が開始されるよう、上記主燃料噴射後、膨張行程前半
の所定の時期に後燃料を噴射する後噴射手段とを備え
る、ように構成してある。本発明の第１の構成によれ
ば、主燃料に基づく主燃焼の略終了直後に、後燃料に基
づく後燃焼が開始されるよう、主燃料噴射後、膨張行程
前半の所定の時期に後燃料が後噴射されるため、エンジ
ンの燃焼室内に存在する炭素と周辺の酸素とがよく混合
された状態で、後噴射された後燃料を上記炭素と共に燃
焼させることができ、炭素の凝縮体である煤の排出量を
低減することができる。従って、ディーゼル・パティキ
ュレート・フィルタの温度がＮＯ_２による煤の燃焼が可
能な温度に相当する所定温度域未満で、ＮＯ_２によるデ
ィーゼル・パティキュレート・フィルタに補集された煤
の燃焼除去ができない状態であっても、エンジンから排
出される煤の量自体を低減できるため、ディーゼル・パ
ティキュレート・フィルタに補集される煤の量を低減す
ることができる。また、後燃料の後噴射時期が、後燃料
に基づく後燃焼が主燃料に基づく主燃焼の略終了直後に
開始されるよう、主燃料の噴射後、膨張行程前半の所定
の時期に設定されるため、排気ガス温度を上昇でき、デ
ィーゼル・パティキュレート・フィルタを早期にＮＯ_２
による煤の燃焼が可能な温度に相当する所定温度域まで
上昇させることができるので、ＮＯ_２による煤の燃焼除
去を早期化することができる。

【０００７】また、本発明の第２の構成では、上記後噴
射手段は、後燃料量を、上記ディーゼル・パティキュレ
ート・フィルタの温度が上記所定温度域未満の時は所定
温度域にある時に対して増量する、ように構成されてい
る。上述の本出願人が提案している後噴射時期制御によ
れば、後燃料量が多い程排気ガス温度が上昇することも
見出している。従って、本発明の第２の構成によれば、
ディーゼル・パティキュレート・フィルタの温度が上記
所定温度域未満の時は後燃料量が増量されるため、排気
ガス温度を更に上昇でき、ディーゼル・パティキュレー
ト・フィルタの温度を早期にＮＯ_２による煤の燃焼が可
能な温度に相当する所定温度域まで上昇させることがで
きるので、ＮＯ_２による煤の燃焼除去を早期化すること
ができる。また、ディーゼル・パティキュレート・フィ
ルタの温度が上記所定温度域内であって、ディーゼル・
パティキュレート・フィルタにおいてＮＯ_２による煤の
燃焼が可能な時は、上記所定温度域未満の時に対して後
燃料量が減量されるため、煤低減を維持しつつ燃費の悪
化を抑制することができる。

【０００８】また、本発明の第３の構成では、排気ガス
の一部を吸気通路に還流する排気還流装置を備え、該排
気還流装置は、排気還流量を、上記ディーゼル・パティ
キュレート・フィルタの温度が上記所定温度域にある時
は所定温度未満にある時に対して減量する、ように構成
されている。ＮＯ_２による煤の燃焼が可能な所定温度域
においては、煤低減のため多くのＮＯ_２を確保したい。
多くのＮＯ_２を確保するためには多くのＮＯが必要とな
る。このＮＯ量は排気還流量の制御によって、その量を
変えることができる。つまり、排気還流量を増加すれば
ＮＯ量は低下し、排気還流量を減量すればＮＯ量が増加
する。従って、本発明の第３の構成によれば、ディーゼ
ル・パティキュレート・フィルタの温度が所定温度域に
ある時は、排気還流量が減量されるため、ＮＯ量を増加
でき、それに伴いＮＯ_２を増加できるため、煤の低減効
果を向上することができる。また、ディーゼル・パティ
キュレート・フィルタの温度が所定温度未満であって、
ＮＯ_２による煤の低減効果が得られない時は、所定温度
域にある時に対して排気還流量が増加されるため、ＮＯ
_Ｘ排出量を低減することがてきる。

【０００９】また、本発明の第４の構成では、上記ディ
ーゼル・パティキュレート・フィルタ下流の排気通路
に、酸素過剰雰囲気でＮＯ_Ｘを吸収し酸素の濃度の低下
に伴いＮＯ_Ｘを放出するＮＯ_Ｘ吸収材を配置する、よう
に構成してある。ディーゼル・パティキュレート・フィ
ルタにおけるＮＯ_２と煤との反応は、下記の式（１）と
おりになる。２ＮＯ_２＋Ｃ→ＣＯ_２＋２ＮＯ…（１）従って、この反応によってＮＯが生成されるため、この
ＮＯを浄化する必要がある。本発明の第４の構成によれ
ば、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ下流の排
気通路に、酸素過剰雰囲気でＮＯ_Ｘを吸収し酸素の濃度
の低下に伴いＮＯ_Ｘを放出するＮＯ_Ｘ吸収材が配置され
るため、ＮＯ_２と煤との反応によって生成されたＮＯが
浄化される。

【００１０】また、本発明の第５の構成では、上記ディ
ーゼル・パティキュレート・フィルタ下流の排気通路
に、酸素過剰雰囲気でＮＯ_Ｘを還元浄化するＮＯ_Ｘ還元
浄化浄化触媒を配置する、ように構成してある。本発明
の第５の構成によれば、上記ディーゼル・パティキュレ
ート・フィルタ下流の排気通路に、酸素過剰雰囲気でＮ
Ｏ_Ｘを還元浄化するＮＯ_Ｘ還元浄化浄化触媒が配置され
るため、ＮＯ_２と煤との反応によって生成されたＮＯが
浄化される。

【００１１】また、本発明の第６の構成では、少なくと
もコンピュータと、燃料噴射弁と、排気中のＮＯを酸化
させてＮＯ_２を生成する酸化触媒と、該酸化触媒下流
で、煤を捕集するとともに、所定温度域においては、捕
集された煤が上記酸化触媒により生成されたＮＯ_２と反
応することにより燃焼除去されるディーゼル・パティキ
ュレート・フィルタとを含むディーゼルエンジンに組込
まれ、燃料噴射弁により圧縮行程上死点付近で燃焼室内
に直接主燃料を噴射する主噴射手順と、上記主燃料噴射
後の膨張行程前半であって、後燃料に基づく後燃焼が上
記主燃料に基づく主燃焼の略終了直後に開始されるよ
う、所定の時期に後燃料を燃焼室内に直接噴射する後噴
射手順とを、上記ディーゼルエンジンに実行させるよう
に構成してある。本発明の第６の構成によれば、主燃料
に基づく主燃焼の略終了直後に、後燃料に基づく後燃焼
が開始されるよう、主燃料噴射後、膨張行程前半の所定
の時期に後噴射されるため、エンジンの燃焼室内に存在
する炭素と周辺の酸素とがよく混合された状態で、後噴
射された後燃料を上記炭素と共に燃焼させることがで
き、炭素の凝縮体である煤の排出量を低減することがで
きる。従って、ディーゼル・パティキュレート・フィル
タ温度がＮＯ_２による煤の燃焼が可能な温度に相当する
所定温度域未満で、ＮＯ_２によるディーゼル・パティキ
ュレート・フィルタに補集された煤の燃焼除去ができな
い状態であっても、エンジンから排出される煤の量自体
を低減できるため、ディーゼル・パティキュレート・フ
ィルタに補集される煤の量を低減することができる。ま
た、後燃料の後噴射時期が、後燃料に基づく後燃焼が主
燃料に基づく主燃焼の略終了直後に開始されるよう、主
燃料の噴射後、膨張行程前半の所定の時期に設定される
ため、排気ガス温度を上昇でき、ディーゼル・パティキ
ュレート・フィルタを早期にＮＯ_２による煤の燃焼が可
能な温度に相当する所定温度域まで上昇させることがで
きるので、ＮＯ_２による煤の燃焼除去を早期化すること
ができる。

【００１２】また、本発明の第７の構成では、コンピュ
ータを含むディーゼルエンジンに組込まれ、燃料噴射弁
により圧縮行程上死点付近で燃焼室内に直接主燃料を噴
射する主噴射手順と、上記主燃料噴射後の膨張行程前半
であって、後燃料に基づく後燃焼が上記主燃料に基づく
主燃焼の略終了直後に開始されるよう、所定の時期に後
燃料を燃焼室内に直接噴射する後噴射手順とを、上記デ
ィーゼルエンジンに実行させるように構成してある。本
発明の第７の構成によれば、主燃料に基づく主燃焼の略
終了直後に、後燃料に基づく後燃焼が開始されるよう、
主燃料噴射後、膨張行程前半の所定の時期に後噴射され
るため、エンジンの燃焼室内に存在する炭素と周辺の酸
素とがよく混合された状態で、後噴射された後燃料を上
記炭素と共に燃焼させることができ、炭素の凝縮体であ
る煤の排出量を低減することができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、ディーゼル・パティキ
ュレート・フィルタの温度がＮＯ_２による煤の燃焼除去
が可能な所定温度域未満の場合における煤の低減を図れ
る。

【００１４】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて
説明する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態に係る自
動車用ディーゼルエンジンの全体図である。図１におい
て、１はエンジン本体で、複数の気筒２（図には一つの
気筒のみを示す）を有し、各気筒２内にはピストン３が
往復動可能に嵌挿され、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。そして、各気筒２の
燃焼室４には、上面略中央には燃料噴射弁５が配設さ
れ、それら燃料噴射弁５から燃料が所定のタイミングで
各気筒２の燃焼室４内に直接噴射されるようになってい
る。また、エンジン本体１のウォータージャケット（図
示せず）に臨む位置に、エンジンの冷却水温度を検出す
る水温センサ１８が設けられている。

【００１６】上記燃料噴射弁５は高圧の燃料を蓄える共
通のコモンレール（畜圧室）６に接続され、そのコモン
レール６には内部の燃圧を（コモンレール圧）を検出す
る圧力センサ６ａが配設されるとともに、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、燃料の供給圧力を制御するこ
とにより、上記圧力センサ６ａにより検出されたコモン
レール６内の燃圧を、例えば、エンジンのアイドル運転
時に約２０ＭＰａ以上に保持し、それ以外の運転時には
５０ＭＰａ以上に保持するように作動する。

【００１７】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。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
された電磁ピックアップとからなり、この電磁ピックア
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。

【００１８】上記エンジン本体１に接続された吸気通路
１０の下流部には、図示を省略したサージタンクを介し
て各気筒２毎の分岐部に分岐し、それらの分岐部がそれ
ぞれ吸気ポートを介して各気筒２の燃焼室４に接続され
ている。また、吸気通路１０には各気筒２に供給される
吸気圧力を検出する吸気圧センサ１０ａが設けられてい
る。

【００１９】上記吸気通路１０には、その上流側から下
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により駆動される吸気を圧縮す
るブロア１２と、このブロア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１４とがそれぞれ設けられている。

【００２０】上記吸気絞り弁１４は、全閉状態でも吸気
が流通可能なように切り欠き部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、弁の開度が調整されるよ
うになっている。また、上記吸気絞り弁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。

【００２１】また、エンジン本体１に接続された排気通
路２０の上流部は、各気筒２毎の分岐部に分岐し、それ
らの分岐部がそれぞれ排気ポートを介して各気筒２の燃
焼室４に接続されている。そして、排気通路２０には、
その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、排気中のＮＯを酸化してＮＯ
_２を生成する酸化触媒２２ａと、排気中の煤を補集し、
所定温度域（例えば、３００℃〜４００℃）において補
集された煤とＮＯ_２とが反応するディーゼル・パティキ
ュレート・フィルタ（ＤＰＦ）２２ｂと、排気ガス中の
酸素濃度が所定値（例えば、４％）以上の酸素過剰雰囲
気でＮＯ_Ｘを吸収し、酸素濃度の減少に応じて吸収して
いるＮＯ_Ｘを放出するＮＯ_Ｘ吸収材２２ｃとが配設され
ている。尚、１９は、ディーゼル・パティキュレート・
フィルタ２２ｂの温度を検出する温度センサである。

【００２２】上記ＮＯ_Ｘ吸収材２２ｃは、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
ニカム構造に形成されたコージェライト製担体を備え、
その各貫通孔壁面に触媒層を２層に形成したものであ
る。具体的には、内側触媒層には白金等の貴金属とＮＯ
_Ｘ吸収材であるバリウムとが、多孔質材料であるアルミ
ナやセリアをサポート材として担持しており、一方、外
側触媒層には白金、ロジウム及びバリウムとが多孔質材
料であるゼオライトをサポート材として担持している。
このＮＯ_Ｘ吸収材２２ｃは、排気中の酸素濃度が高い
時、即ち燃焼室４内の混合気の空燃比がリーンな状態な
時にＮＯ_Ｘを吸収する一方、燃焼室４内の混合気の空燃
比が理論空燃比付近か又はそれよりもリッチな状態にな
って排気中の酸素濃度が低下すると、吸収していたＮＯ
_Ｘを放出して還元浄化する吸収還元タイプである。ここ
で、バリウムによるＮＯ_Ｘの吸収及び放出作用は温度状
態に依存し、約２５０℃〜４００℃の範囲でＮＯ_Ｘ浄化
率が高くなるものの、それよりも高くても、低くてもＮ
Ｏ_Ｘ浄化率は低下する。

【００２３】また、吸気通路１０に配設された上記ブロ
ア１２と、排気通路２０に配設された上記タービン２１
とで、ターボ過給機２５が構成されている。このターボ
過給機２５は、排気通路２０のノズル断面積が変化する
構成のバリアブルジオメトリーターボ（ＶＧＴ）からな
るターボ過給機で、そのノズル断面積を変化させるため
のダイヤフラム式アクチュエータ３０と、このダイヤフ
ラム式アクチュエータ３０の負圧を制御するための電磁
弁３１とが設けられている。

【００２４】上記排気通路２０には、排気ガスの一部を
吸気に還流させる排気還流通路（以下ＥＧＲ通路とい
う）２３が、タービン２１の上流側において接続されて
いる。そして、そのＥＧＲ通路２３は、下流端が吸気絞
り弁１４よりも下流側の吸気通路１０に接続されてい
る。また、そのＥＧＲ通路２３には下流側に、弁開度が
調節可能に構成された負圧作動式の排気還流量調節弁
（以下ＥＧＲ弁という）２４が配置されている。

【００２５】上記ＥＧＲ弁２４は、弁本体が図示を省略
したスプリングによって閉方向に付勢されるとともに、
ダイヤフラム式アクチュエータ２４ａにより開方向に駆
動されることにより、ＥＧＲ通路２３の開度をリニアに
調整するように構成されている。すなわち、上記ダイヤ
フラム式アクチュエータ２４ａには、負圧通路２７が接
続されるとともに、この負圧通路２７が負圧制御用の電
磁弁２８を介してバキュームポンプ（負圧源）２９に接
続されている。そして、上記電磁弁２８が負圧通路２７
を連通または遮断することにより、ＥＧＲ弁駆動用の負
圧が調節されてＥＧＲ弁２４が開閉駆動されるようにな
っている。また、上記ＥＧＲ弁２４の設置位置には、そ
の弁本体の位置を検出するリフトセンサ２６が設けられ
ている。

【００２６】上記燃料噴射弁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、
後述するエンジンコントロールユニット（Engine Contr
ol Unit：以下ＥＣＵという）３５内のメモリに記憶さ
れたコンピュータ・プログラムに基づいて作動するよう
に構成されている。そのため、このＥＣＵ３５には、上
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、水温セン
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、運転者によって操作されるアク
セルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ３２との
出力信号が入力される。

【００２７】上記ＥＣＵ３５は、エンジンの運転状態に
応じて上記燃料噴射弁５から主噴射される燃料の噴射状
態を制御する主噴射制御手段４０と、主噴射後、膨張行
程の前半の所定時期に上記燃料噴射弁５から燃料を後噴
射するように制御する後噴射制御手段４１と、エンジン
の運転状態に応じて上記ＥＧＲ弁２４を駆動して排気還
流量を制御する排気還流制御手段３９とを有している。

【００２８】（燃料噴射制御）本実施形態では、上記主
噴射制御手段４０及び後噴射制御手段４１によって以下
の制御が行なわれる。主燃焼の略終了直後に後燃焼が開
始されるよう、後燃料の噴射時期が運転状態に基づいて
制御される。ディーゼル・パティキュレート・フィルタ
２２ｂの温度が所定温度（例えば、３００℃）未満の時
は、所定温度域（例えば、３００℃〜４００℃）内にあ
る時に対して、後燃料量が増量される。以下、各制御
（１）、（２）について、説明する。

【００２９】（１）主燃焼の略終了直後に後燃焼が開始
されるよう、後燃料の噴射時期を運転状態に基づいて制
御。このディーゼルエンジンは、燃料の主噴射後の所定
時期に後噴射を行うことで、上記主噴射により発生した
煤を低減することが可能である。この場合、燃焼室４か
ら排出される煤の量が多い傾向にある運転状態、例えば
エンジン負荷が中負荷以上の運転状態、あるいはエンジ
ン回転数が２０００ｒｐｍ程度の中回転数以上の運転状
態にある場合や、排気通路２０にディーゼル・パティキ
ュレート・フィルタが設置されたエンジンにあっては、
このディーゼル・パティキュレート・フィルタが３００
°Ｃ以下の低温状態にあることに起因してその浄化機能
が低い場合に、燃料の主噴射による拡散燃料が終了した
時点を基準にして設定された所定時期（エンジン回転数
が１５００ｒｐｍ以上の運転状態では、圧縮行程上死点
後の３０°〜６０°ＣＡの時期）に、燃料の後噴射を行
うことにより、上記煤の排出を低減することができる。
これは、上記拡散燃焼の終了時点で燃焼室４内に存在す
る煤と酸素との混合が促進され、着火し易い状態で、燃
料が後噴射されることによる燃焼が始まるため、煤の発
生を低減することができるためである。

【００３０】上記主噴射とは、エンジンの要求出力に相
当する噴射量か、それ以上の量を、吸気行程から膨張行
程初期までの所定時期に行う燃料噴射であり、この主噴
射された燃料の全部または一部が拡散燃焼すると煤が発
生するので、この煤を低減するために上記燃料の後噴射
が行われる。この場合、圧縮行程状死点付近から膨張行
程の初期にかけての所定時期に燃料を主噴射すれば、軽
負荷状態以外では全て拡散燃料となり、軽負荷状態では
予混合燃焼と拡散燃焼との両方が行われる。

【００３１】また、吸気行程から圧縮行程上死点前の間
に燃料を主噴射すると、予混合燃焼が主体となり、この
燃焼によっては煤が発生することはないが、燃焼室壁面
に付着した燃料が圧縮行程上死点付近で着火することに
より拡散燃焼が行われて煤が発生することがあり、この
ような場合においても、上記燃料の後噴射を行うことで
煤を低減することができる。

【００３２】なお、上記燃料の主噴射は、吸気行程から
圧縮行程上死点までの間の所定時期と、圧縮行程上死点
付近から膨張工程初期までの間の所定時期との少なくと
も二以下に分けて噴射する場合も含むものである。

【００３３】ここで、拡散燃焼の終了時期について詳細
に説明する。この拡散燃焼は、熱発生率に基づいて求め
られ、「内燃機関講義」（出版社株式会社養賢堂、著者
長尾不二夫）によれば、上記熱発生率は下記式（１）に
示すように表される。

【００３４】ｄＱ／ｄθ＝［Ａ／（Ｋ（θ）−１）］×［Ｖ（θ）・（ｄＰ（θ）／ｄθ）＋Ｋ（θ）・Ｐ（θ）・（ｄＶ（θ）／ｄθ）］…（１）ここで、Ａは熱の仕事当量、Ｋ（θ）は比熱比、Ｖ
（θ）は行程容積、Ｐ（θ）は筒内圧力、θはクランク
角である。

【００３５】小野測器株式会社製の燃焼解析装置ＣＢ５
６６のマニュアルによれば、上記比熱比Ｋ（θ）は、下
記式（２）〜（５）に基づいて表される。

【００３６】Ｋ（θ）＝Ｃｐ／Ｃｖ…（２）Ｃｐ＝ａｐ＋ｂ（Ｔ（θ）／１００）＋ｃ（Ｔ（θ）／１００）２＋ｄ（１００／Ｔ（θ））…（３）Ｃｖ＝Ｃｐ−（Ａ・Ｒｏ）／Ｍ…（４）Ｔ（θ）＝（Ｐ（θ）・Ｖ（θ）／２９．２７）・Ｇ…（５）ここで、Ｃｐは定圧比熱、Ｃｖは定容比熱、Ｒｏはガス
定数、Ｍは空気の分子量、Ｔ（θ）はガス温度、Ｇはガ
ス重量、ａｐ，ｂ，ｃ，ｄはその他の定数である。

【００３７】上記式（２）〜（５）より、式（１）で示
す熱発生率ｄＱ／ｄθは、筒内圧力Ｐ（θ）と、行程容
積Ｖ（θ）との関数ｆ（Ｐ（θ），Ｖ（θ））になる。
また、上記行程容積Ｖ（θ）を、ボア径Ｂおよびストロ
ークＳに基づいて表すと、下記式（６）に示すようにな
るめ、上記熱発生率ｄＱ／ｄθは、下記式（７）に示す
ようになる。

【００３８】上記式（２）〜（５）より、式（１）で示
す熱発生率ｄＱ／ｄθは、筒内圧力Ｐ（θ）と、行程容
積Ｖ（θ）との関数ｆ（Ｐ（θ），Ｖ（θ））になる。
また、上記行程容積Ｖ（θ）を、ボア径Ｂおよびストロ
ークＳに基づいて表すと、下記式（６）に示すようにな
るめ、上記熱発生率ｄＱ／ｄθは、下記式（７）に示す
ようになる。

【００３９】Ｖ（θ）＝（π・Ｂ²Ｓ／８）・（１−ｃｏｓθ）…（６）ｄＱ／ｄθ＝［ｆ（Ｐ（θ＋△θ），Ｖ（θ＋△θ））−ｆ（Ｐ（θ），Ｖ（ θ））］／△θ…（７）したがって、クランク角毎の筒内圧力データがあれば、
これに基づいて上記熱発生率を計算することができる。
このようにして求めた熱発生率を図示すると、図２
（ａ）〜（ｃ）に示すようになり、燃料の主噴射による
燃焼に応じて熱発生率が正の方向に大きな値を示した
後、上記拡散燃焼の終了に応じて熱発生率が０となるた
め、この熱発生率が略０となる時点ｔ１に基づき、上記
拡散燃焼の終了時点が求められる。

【００４０】本実施の形態では、通常時は、上記のよう
にして予め求められた時点ｔ１の近傍で、後噴射による
燃焼が開始されるように、運転状態に基づいて予め設定
された着火遅れ時間（例えば０．４ｍｓ〜０．７ｍｓ程
度の時間）を考慮して、上記時点ｔ１よりも上記着火遅
れ時間に相当する分だけ、後噴射時期が早くなるように
設定されている。

【００４１】なお、上記着火遅れ時間は、エンジンの排
気量および燃料の噴射圧力に応じて変化するが、１００
０ｃｃ〜３０００ｃｃクラスのエンジンで、噴射圧力が
５０ＭＰａ〜２００ＭＰａの場合には、０．４ｍｓ〜
０．７ｍｓ程度となる。また、上記着火遅れ時間は、圧
縮行程上死点で行われる主噴射の着火遅れ時間（０．１
ｍｓ〜０．３ｍｓ）よりも長く、これは圧縮行程上死点
後の筒内温度が比較的低いときに、上記後噴射が行われ
るためである。

【００４２】また、燃料噴射弁に対する噴射駆動信号の
出力タイミングとしては、上記の着火遅れ時間に、さら
に噴射弁開閉信号の出力時点から実際の噴射が開始され
るまでの間の無効時間（駆動遅れ時間）も考慮されたも
のがＥＣＵ３５に記憶されている。

【００４３】例えばエンジン回転数が２０００ｒｐｍに
制御されるとともに、平均有効圧力Ｐｅが０．５７ＭＰ
ａに制御されたエンジンの中負荷中回転時に、圧縮工程
上死点付近で燃料を主噴射した場合における燃焼室内の
熱発生率を、クランク角に対応したシリンダ内の圧力変
化と、シリンダの容積変化とに基づき、熱力学的に計算
してグラフ化すると、図２（ｂ）に示すように、上記主
噴射時点ｔ０から０．１ｍｓ程度の遅れ時間Ｔｍが経過
した後に、主噴射された燃料が予混合燃焼することによ
る熱発生Ｙと、略同程度の拡散燃焼による熱発生Ｋが生
じるとともに、圧縮行程上死点後の３５°（ＣＡ）程度
の時点ｔｆより、０．６ｍｓ遅れた時点ｔ１で上記拡散
燃焼が終了することが確認された。

【００４４】したがって、上記圧縮行程上死点後の３５
°（ＣＡ）程度の時点ｔｆで燃料の後噴射を行うことに
より、この後噴射された燃料を上記拡散燃焼の終了時点
ｔ１で燃焼させることができる。つまり、上記時点ｔｆ
で後噴射された燃料が、約０．６ｍｓ程度の着火遅れ時
間（Ｔｆ）が経過した時点ｔ１で、燃焼し始めて熱発生
量Ｎが増大することになる。

【００４５】これに対してエンジン回転数が２５００ｒ
ｐｍに制御されるとともに、平均有効圧力Ｐｅが０．９
ＭＰａに制御されたエンジンに高負荷高回転時には、図
２（ｃ）に示すように、上記燃料の予混合燃焼の熱発生
Ｙに比べて、かなりの長期間に亘り拡散燃焼による熱発
生Ｋが生じ、この拡散燃焼が圧縮工程上死点後の４７°
（ＣＡ）程度より０．７ｍｓ遅れたかなり遅い時点ｔ１
で終了する傾向があるため、上記圧縮行程上死点後の４
７°（ＣＡ）程度の時点ｔｆで、燃料の後噴射を行うこ
とにより、この後噴射された燃料を上記拡散燃焼の終了
時点ｔ１で燃焼させることができる。

【００４６】なお、エンジン回転数が１５００ｒｐｍに
制御されるとともに、平均有効圧力Ｐｅが０．３ＭＰａ
に制御されたエンジンの低負荷低回転時には、図２
（ａ）に示すように、燃料の予混合燃焼と拡散燃焼とを
熱発生状態によって区別することは困難であるが、圧縮
行程上死点後の３０°（ＣＡ）程度より約０．５ｍｓ遅
れた比較的に早い時点ｔ１で、上記拡散燃焼が終了して
熱発生率が０となるため、上記圧縮行程上死点後の３０
°（ＣＡ）程度の時点ｔｆで、燃料の後噴射を行うこと
により、この後噴射された燃料を上記拡散燃焼の終了時
点ｔ１で燃焼させることができる。

【００４７】次に、上記拡散燃焼の終了時期を基準にし
て燃料の後噴射時期を設定することによる煤の低減効果
について説明する。すなわち、エンジン回転数が１５０
０ｒｐｍに制御されるとともに、平均有効圧力Ｐｅが
０．３ＭＰａに制御されたエンジンの低負荷低回転時に
おいて、燃料の主噴射後に、燃料の後噴射時期を種々に
変化させて煤の発生量を測定する実験を行ったところ、
図３（ａ）に示すように、燃料の主噴射後で、拡散燃焼
の終了時点ｔ１より上記着火遅れ時間に相当する時間だ
け進角させた時点ｔｆであると考えられる圧縮行程上死
点後の３０°（ＣＡ）以降に、燃料の後噴射時期を設定
した場合に、煤の発生量が顕著に低減されることが確認
された。

【００４８】また、同様にエンジン回転数が２０００ｒ
ｐｍに制御されるとともに、平均有効圧力Ｐｅが０．５
７ＭＰａに制御されたエンジンの中負荷中回転時に、燃
料の主噴射後に、燃料の後噴射時期を種々に変化させて
煤の発生量を測定する実験を行ったところ、図３（ｂ）
に示すように、燃料の主噴射後で、拡散燃焼の終了時点
ｔ１より上記着火遅れ時間に相当する時間だけ進角させ
た時点ｔｆであると考えられる圧縮行程上死点後の３５
°（ＣＡ）以降に燃料の後噴射時期を設定した場合に、
煤の発生量が顕著に低減されることが確認された。

【００４９】さらに、エンジン回転数が２５００ｒｐｍ
に制御されるとともに、平均有効圧力Ｐｅが０．９ＭＰ
ａに制御されたエンジンの高負荷高回転時において、燃
料の主噴射後に、燃料の後噴射時期を種々に変化させて
煤の発生量を測定する実験を行ったところ、図３（ｃ）
に示すように、燃料の主噴射後で、拡散燃焼の終了時点
ｔ１の近傍より上記着火遅れ時間に相当する時間だけ進
角させた時点ｔｆであると考えられる圧縮行程上死点後
の４７°（ＣＡ）以降に燃料の後噴射時期を設定した場
合に、煤の発生量が顕著に低減されることが確認され
た。なお、上記各実験例では、エンジン負荷を一定に設
定するとともに、燃料の主噴射量に対する後噴射量の比
率を２０％に設定した。

【００５０】尚、上記図３（ａ）〜（ｃ）において、後
噴射時期が０°（ＣＡ）の場合は、燃料の後噴射を実行
することなく、主噴射のみを実行したときのデータを示
している。

【００５１】また、エンジン回転数が１５００ｒｐｍに
制御されるとともに、平均有効圧力Ｐｅが０．３ＭＰａ
に制御されたエンジンの低負荷低回転時に、燃料の主噴
射による拡散燃焼の終了時点ｔ１の近傍より上記着火遅
れ時間に相当する時間だけ進角させた時点ｔｆであると
考えられる圧縮行程上死点後（ＡＴＤＣ）の３０°（Ｃ
Ａ）の時点で、燃料の後噴射を行い、燃料の主噴射量に
対する後噴射量の比率（Ｐ／Ｔ）を１０％〜４５％の範
囲内で種々に変化させて煤の発生量を測定する実験を行
ったところ、図４（ａ）の実線で示すように、上記後噴
射量の比率（Ｐ／Ｔ）の増大に応じて煤発生量が減少し
た。これに対して上記時点ｔｆよりも前であると考えら
れる圧縮行程上死点後（ＡＴＤＣ）の８°（ＣＡ）の時
点で、燃料の後噴射を行った場合には、図４（ａ）の破
線で示すように、上記後噴射量の比率（Ｐ／Ｔ）の増大
に応じて煤の発生量が増加した。

【００５２】さらに、エンジン回転数が２０００ｒｐｍ
に制御されるとともに、平均有効圧力Ｐｅが０．５７Ｍ
Ｐａに制御されたエンジンの中負荷中回転時に、燃料の
主噴射による拡散燃焼の終了時点ｔ１の近傍より上記着
火遅れ時間に相当する時間だけ進角させた時点ｔｆであ
ると考えられる圧縮行程上死点後（ＡＴＤＣ）の３５°
（ＣＡ）の時点および上記時点ｔｆよりも前であると考
えられる圧縮行程上死点後（ＡＴＤＣ）の２０°（Ｃ
Ａ）の時点で、燃料を後噴射して煤の発生量を測定する
実験を行い、かつエンジン回転数が２５００ｒｐｍに制
御されるとともに、平均有効圧力Ｐｅが０．９ＭＰａに
制御された高負荷高回転時に、燃料の主噴射による拡散
燃焼の終了時点ｔ１より上記着火遅れ時間に相当する時
間だけ進角させた時点ｔｆ以降であると考えられる圧縮
行程上死点後（ＡＴＤＣ）の４８°（ＣＡ）の時点およ
び上記時点ｔｆよりも前であると考えられる圧縮行程上
死点（ＡＴＤＣ）の２０°（ＣＡ）の時点で、燃料を後
噴射して煤の発生量を測定する実験を行った場合におい
ても、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、上記低負荷低
回転時と同様のデータが得られた。

【００５３】上記実験データから、上記燃料の主噴射に
より燃焼室４内で発生した拡散燃焼の終了時点を基準に
して燃料の後噴射時期を設定し、上記拡散燃焼の終了時
点、またはその前後近傍に後噴射された燃料を着火させ
ることにより、拡散燃焼の終了に応じてエンジンの燃焼
室４内に存在する炭素と酸素とを充分に混合した状態
で、燃料の後噴射により炭素を効果的に燃焼させること
ができ、燃焼室４内から排気通路２０に導出される煤の
排出量を低減できることがわかる。

【００５４】上記拡散燃焼の終了時点は、エンジンの負
荷および回転数等に応じ、負荷が大きくなる程、或いは
回転数が大きくなる程主噴射終了時期からの期間が長く
なるように変化するため、例えば上記図２（ａ）〜
（ｃ）に示すように、拡散燃焼による熱発生率が０とな
る時点ｔ１を、エンジンの運転状態において行った種々
の実験データに基づいてマップ化し、このマップから読
み出すことにより設定することができる。

【００５５】また、燃焼室４内の温度を検出する温度セ
ンサの検出信号、燃焼光センサの検出信号、または燃焼
室４内に存在する電荷が偏った反応性の高い水素や炭化
水素等の量を検出するセンサの検出信号等に応じて上記
拡散燃焼状態を判別する燃焼状態判別手段を設け、この
燃焼状態判別手段において、燃料の主噴射後の温度が所
定温度以下の低温となった否か、燃焼光の発光がなくな
ったか否か、または水素や炭化水素の量が急減したか否
か等を判別することにより、上記拡散燃焼の終了時点を
求め、この時点を基準にして次の燃焼サイクルにおける
燃料の後噴射時期を設定するように構成してもよい。さ
らに、温度センサによって検出された気筒内温度から断
熱膨張温度を減算した値の微分値を求め、この微分値が
ーの値から０になった時点を検出することによって上記
拡散燃焼の終了時期を判別するようにしてもよい。

【００５６】上記のように、エンジンの各運転状態に基
づいて判別された拡散燃焼の終了時点に基づき、この拡
散燃焼の終了時点付近（クランク角にして±５°）の時
期、好ましくは上記拡散燃焼の終了直後に後噴射による
燃焼が開始されるように、それぞれの運転状態の応じて
燃料の後噴射の開始時期を設定するように構成すること
により、エンジンの運転状態に対応した最適時期に燃料
を後噴射して上記煤の排出量を効果的に低減することが
できる。

【００５７】尚、排気ガスにより駆動されて吸気を過給
するターボ過給機２５を備えたディーゼルエンジンで
は、上記のように燃料の主噴射後に所定量の燃料が後噴
射されると、排気ガス圧力が上昇して上記ターボ過給機
２５の過給作用が高められる。この結果、燃焼室４内に
導入される新気量が増大されることにより、燃焼室４内
に残存する炭素の燃焼が促進されて煤の発生が効果的に
抑制されるという効果が得られる。そして、上記ターボ
過給機２５の過給作用により吸入空気量が増大すると、
上記主噴射された燃料の拡散燃焼の終了時期が早くなる
傾向があるので、この拡散燃焼の終了時期に対応させて
上記燃料の後噴射時期を補正することにより、煤の発生
を効果的に抑制して排気通路２０に導出される煤の導出
量を、より低減することができる。

【００５８】更には、上記ターボ過給機２５を備えたデ
ィーゼルエンジンにおいて、排気ガスの一部を吸気系に
還流させる排気ガス還流手段３３を設けるとともに、上
記ＥＣＵ３５に設けられた排気還流制御手段３９により
排気ガスの還流率が目標値となるようにフィードバック
制御するように構成した場合には、上記ターボ過給機２
５の過給作用に応じて吸入空気量が増大すると、これに
対応して吸気系に還流される排気ガスが増量されるた
め、燃焼室４内から排気通路２０に導出されるＮＯｘ量
が、さらに効果的に低減されるという利点がある。

【００５９】また、後噴射時期とＨＣ量との関係につい
ては、エンジンの低負荷低回転時には、図５（ａ）に示
すように、後噴射時期が圧縮行程上死点後の３０°（Ｃ
Ａ）付近までの設定では、ＨＣの生成量が顕著に増加す
ることはなく、中負荷中回転時には、図５（ｂ）に示す
ように、圧縮行程上死点後の３５°（ＣＡ）付近まで
は、ＨＣの生成量が顕著の増加することはなく、さら
に、高負荷高回転時には、図５（ｃ）に示すように、圧
縮行程上死点後の４５°（ＣＡ）付近までは、ＨＣの生
成量が顕著に増加することはないことが確認された。

【００６０】（２）ディーゼル・パティキュレート・フ
ィルタ２２ｂの温度が所定温度（例えば、３００℃）未
満の時は、所定温度域（例えば、３００℃〜４００℃）
内にある時に対して、後燃料量が増量される。

【００６１】後噴射時期と排気ガス温度との関係につい
ては、エンジン回転数が２０００ｒｐｍに制御されると
ともに、平均有効圧力が０．５ＭＰａに制御されたエン
ジンの中負荷中回転時に、後噴射時期、後噴射量を種々
に変化させて排気ガス温度を測定する実験を行ったとこ
ろ、図６に示すように、後噴射時期が、主燃焼の終了時
期と略一致する圧縮上死点後３５°（ＣＡ）付近で最も
排気ガス温度が高くなり、そのクランク角よりも遅くな
ると緩やかに排気ガス温度が低下することが確認され
た。また、同一の後噴射時期であっても後噴射量が多い
程、排気ガス温度が上昇することが確認された。

【００６２】従って、本実施形態では、ディーゼル・パ
ティキュレート・フィルタ２２ｂの温度が所定温度（例
えば、３００℃）未満の時は、所定温度域（例えば、３
００℃〜４００℃）内にある時に対して、後燃料量を増
量することによって、排気ガス温度が上昇するため、デ
ィーゼル・パティキュレート・フィルタ２２ｂの温度を
所定温度域まで速やかに上昇することができる。

【００６３】（排気還流制御）本実施形態では、排気還
流制御手段３９によって以下の制御が行われる。（１）排気ガス還流量が、運転状態に応じた目標排気還
流量に一致するように、エアフローセンサ１１により検
出された実際の新気量が、運転状態に応じて設定された
目標新気量に一致するようにＥＧＲ弁２４の開度が調整
される。（２）ディーゼル・パティキュレート・フィルタ２２ｂ
の温度がＮＯ_２による煤の燃焼が可能な温度に相当する
所定温度域（例えば、３００℃〜４００℃）内の時は、
所定温度域未満の時に対して排気還流量が減量される。

【００６４】（１）エアフローセンサ１１により検出さ
れた実際の新気量が、運転状態に応じて設定された目標
新気量に一致するようにＥＧＲ弁２４の開度を調整。エ
ンジンの燃焼室４に吸入される新気量は、吸気通路１０
に還流される排気還流量によって変化する。つまり、燃
焼室４に吸入可能な流体容積は運転状態によって決まる
ため、運転状態が一定の場合、排気還流量が増加すれば
新気量は減少し、排気還流量が減少すれば新気量は増加
する。従って、燃焼室４に吸入される実際の新気量を、
要求の排気還流量が得られる目標新気量に維持しておけ
ば、排気還流量を要求量に維持することができる。従っ
て、本実施形態では、エアフローセンサ１１により検出
された実際の新気量が、運転状態に応じて決まる目標新
気量に一致するようにＥＧＲ弁２４を調整されるめ、排
気還流量精度を向上することができる。

【００６５】（２）ディーゼル・パティキュレート・フ
ィルタ２２ｂの温度がＮＯ_２による煤の燃焼が可能な温
度に相当する所定温度域（例えば、３００℃〜４００
℃）内の時は、所定温度域未満の時に対して排気還流量
を減量。ＮＯ_２による煤の燃焼が可能な所定温度領域に
おいては、煤低減のため多くのＮＯ_２量を確保する必要
があり、このＮＯ_２量を確保するためには多くのＮＯ量
が必要となる。ここで、ＮＯ量は、排気還流量を変える
ことによって、その量を調整することができる。つま
り、排気還流量を増加すれば、燃焼温度が低下するた
め、燃焼室４から排出されるＮＯ量は低下し、逆に排気
還流量を減量すれば、燃焼温度は高く、燃焼室４から排
出されるＮＯ量は増加する。従って、本実施形態では、
ディーゼル・パティキュレート・フィルタ２２ｂの温度
がＮＯ_２による煤の燃焼が可能な温度に相当する所定温
度域（例えば、３００℃〜４００℃）内の時は、所定温
度域未満の時に対して排気還流量を減量されるため、Ｎ
Ｏ量を増加でき、それに伴いＮＯ_２量を増加できるた
め、煤の低減効果を向上することができる。

【００６６】以下、燃料噴射制御、排気還流制御につい
て、図７、図８に基づき具体的に説明する。

【００６７】まず、図７に基づいて、燃料噴射制御を説
明する。図７のステップＳ１でエンジン回転数、アクセ
ル開度、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ温度
等の各種データを入力し、ステップＳ２でエンジンの目
標トルクＴｒを設定する。目標トルクＴｒは、例えば、
エンジン回転数とアクセル開度とのマップに基づいて設
定される。

【００６８】次に、ステップＳ３では、運転状態に応じ
た主噴射量、主噴射時期を設定する。主噴射量、主噴射
時期は、例えば、目標トルクＴｒとエンジン回転数との
マップに基づいて設定されている。ステップＳ４では、
基本後噴射量、後噴射時期を設定する。ここで、基本後
噴射量は、例えば、目標トルクＴｒとエンジン回転数と
のマップに基づいて設定され、煤の発生量が増加する高
回転或いは高負荷領域の時、或いはディーゼル・パティ
キュレート・フィルタ２２ｂの温度がＮＯ_２による煤の
燃焼が可能な温度に相当する所定温度域の下限温度（例
えば、３００℃）未満の時は運転領域に拘わらず全運転
領域において固定量が設定される。尚、基本後噴射量を
目標トルクＴｒとエンジン回転数とに応じて可変とし、
目標トルクＴｒ、エンジン回転数が大きくなる程増量設
定してもよい。これは、目標トルクＴｒ、エンジン回転
数が大きくなる程煤の発生量が増加するため、この煤の
増加量に対応させるためである。また、後噴射時期は、
例えば、目標トルクＴｒとエンジン回転数とのマップに
基づいて設定される。これは、先に図２の説明で述べた
とおり、拡散燃焼の終了時点が運転状態で変わるため、
これに対応させるためである。

【００６９】次に、ステップＳ５では、ディーゼル・パ
ティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）温度がＮＯ_２によ
る煤の燃焼が可能な温度に相当する所定温度域の下限温
度（例えば、３００℃）未満か否かを判定する。ステッ
プＳ５でＹＥＳと判定された時は、ステップＳ６で後噴
射増量補正量を設定し、ステップＳ５でＮＯと判定され
た時は、ステップＳ７で後噴射増量補正量を０に設定す
る。ここで、後噴射増量補正量は、固定量に設定され
る。尚、後噴射増量補正量を目標トルクＴｒとエンジン
回転数とに応じて可変とし、目標トルクＴｒ、エンジン
回転数が大きくなる程減量設定してもよい。これは、目
標トルクＴｒ、エンジン回転数が大きくなる程排気ガス
温度が高くなるため、後噴射量による排気ガス温度上昇
の助長の必要性が低くなるためであり、このような時は
後噴射増量補正量を減量して燃費悪化を抑制することが
できる。

【００７０】ステップＳ８では、ステップＳ４で設定さ
れた基本後噴射量を、ステップＳ６で設定された後噴射
増量補正量で補正し、最終後噴射量を設定する。そし
て、ステップＳ９では、ステップＳ３で設定された主噴
射量を主噴射時期で噴射実行するとともに、ステップＳ
８で設定された最終後噴射量をステップＳ４で設定され
た後噴射時期で噴射実行する。

【００７１】次に、図８に基づいて排気還流制御を説明
する。

【００７２】図８のステップＳ１０では、エンジン回転
数、アクセル開度等の各種データが入力され、続くステ
ップＳ１１では、アクセル開度とエンジン回転数とのマ
ップに基づいて基本目標新気量Ａｉｒｂが設定される。
具体的には、アクセル開度とエンジン回転数とが大きく
なる程排気還流量が少なくなるように、基本目標新気量
Ａｉｒｂは大きく設定される。つまり、同一運転状態に
おいて、新気量が多い程還流可能な排気還流量は少なく
なるため、排気還流量を少なく設定するためには目標新
気量を大きく設定する。

【００７３】次に、ステップＳ１２では、ディーゼル・
パティキュレート・フィルタ２２ｂの温度がＮＯ_２によ
る煤の燃焼が可能な温度に相当する所定温度域（例え
ば、３００℃〜４００℃）内か否かを判定する。ステッ
プＳ１２でＹＥＳと判定された時は、ステップＳ１３で
補正新気量Ａｉｒｃを設定し、ステップＳ１４でＮＯと
判定された時は、ステップＳ１４で補正新気量Ａｉｒｃ
を０に設定する。

【００７４】ステップＳ１５では、ステップＳ１１で設
定された基本目標新気量Ａｉｒｂに、ステップＳ１３で
設定された補正新気量Ａｉｒｃを加算して最終目標新気
量Ａｉｒを求め、ステップＳ１６では、ステップＳ１５
で設定した最終目標新気量Ａｉｒと、エアフローセンサ
１１により検出された実新気量Ａｉｒｉとの偏差ΔＡｉ
ｒを求める。続く、ステップＳ１７では、ＥＧＲ弁２４
のＥＧＲ制御量をステップＳ１６で求めた偏差ΔＡｉｒ
に基づいて設定し、ステップＳ１８では、ステップＳ１
７で求めたＥＧＲ制御量に基づいてＥＧＲ弁２４を駆動
する。ＥＧＲ制御量は、例えば、偏差ΔＡｉｒにＰＩＤ
制御を行って求めることができる。

【００７５】以上、本実施形態によっては、以下のよう
な効果が得られる。

【００７６】（１）後燃料に基づく後燃焼時期が、主燃
焼の略終了時期直後となるよう、後燃料の噴射時期が運
転状態に基づいて設定される。従って、エンジン燃焼室
内に存在する炭素と酸素とがよく混合された状態で、後
噴射された後燃料が上記炭素とともに燃焼するため、煤
の排出量を抑制できる。従って、ディーゼル・パティキ
ュレート・フィルタ２２ｂの温度がＮＯ_２による煤の燃
焼が可能な所定温度域未満であっても、エンジンから排
出される煤の量自体低減できるため、ディーゼル・パテ
ィキュレート・フィルタ２２ｂに補集される煤の量を低
減できる。また、排気ガス温度を上昇できるため、ディ
ーゼル・パティキュレート・フィルタ２２ｂの温度がＮ
Ｏ_２による煤の燃焼が可能な所定温度域まで早期に上昇
させることができ、ＮＯ_２による煤の燃焼除去を早期化
できる。（２）ディーゼル・パティキュレート・フィルタ２２ｂ
の温度が所定温度域の下限温度未満の時は、所定温度域
内にある時に対して、後燃料量が増量される。従って、
排気ガス温度を更に上昇するでき、ディーゼル・パティ
キュレート・フィルタ２２ｂの温度を早期にＮＯ_２によ
る煤の燃焼が可能な温度に相当する所定温度域まで上昇
することができるので、ＮＯ_２による煤の燃焼除去を早
期化することができる。（３）ディーゼル・パティキュレート・フィルタ２２ｂ
の温度がＮＯ_２による煤の燃焼が可能な温度に相当する
所定温度域内の時は、所定温度域未満の時に対して排気
還流量が増量される。従って、ＮＯ_２による煤の燃焼が
可能な温度に相当する所定温度域内の時は、ＮＯ量を増
加することができ、ＮＯ_２量を増加できるので、煤の低
減効果を向上することができる。（４）ディーゼル・パティキュレート・フィルタ２２ｂ
下流の排気通路２０に、ＮＯ_Ｘ吸収材２２ｃが配設され
る。従って、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ
２２ｂにおいて、ＮＯ_２が煤と反応する際に生成される
ＮＯを浄化することができる。

【００７７】尚、本実施形態では、ＮＯ_Ｘ浄化触媒とし
て、酸素過剰雰囲気でＮＯ_Ｘを吸収し、酸素濃度の低下
に伴いＮＯ_Ｘを放出するＮＯ_Ｘ吸収材２２を配置する例
を示したが、酸素過剰雰囲気でＮＯ_Ｘを還元浄化するＮ
Ｏ_Ｘ還元浄化触媒を代りに配置してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディーゼルエンジンの排気浄化装置を示す全体
図。

【図２】燃焼室ないにおける熱発生率の変化をタイムチ
ャート。

【図３】後噴射量と煤発生量との関係を示すグラフ。

【図４】主噴射量に対する後噴射量の比率と煤発生量と
の関係を示すグラフ。

【図５】主噴射量に対する後噴射量の比率とＨＣ量との
関係を示すグラフ。

【図６】後噴射量と排気ガス温度との関係を示すグラ
フ。

【図７】燃料噴射制御を示すフローチャート。

【図８】排気ガス還流制御を示すフローチャート。

【符号の説明】

１：エンジン本体５：燃料噴射弁２２ａ：酸化触媒２２ｂ：ディーゼル・パティキュレート・フィルタ３９：排気還流制御手段４０：主噴射制御手段４１：副噴射制御手段

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１ＢＦ０１Ｎ 3/02 ３２１３２１Ｈ３２１Ｚ 3/08 Ａ 3/08 3/24 Ｅ 3/24 ＲＳ 3/28 ３０１Ｅ 3/28 ３０１Ｆ０２Ｄ 21/08 ＺＦ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｄ３０１ 43/00 ３０１Ｅ 43/00 ３０１３０１Ｈ３０１Ｊ３０１Ｎ３０１Ｔ 45/00 ３１４Ｚ 45/00 ３１４Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ＤＦ０２Ｍ 25/07 ５７０５７０ＪＢ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ１０３Ｂ１０１ＡＦターム(参考） 3G062 AA01 AA03 AA05 AA06 BA02 BA04 BA05 BA06 CA06 DA01 DA02 EB15 FA08 GA01 GA04 GA06 GA08 GA09 GA21 GA22 GA25 3G084 AA01 AA03 BA05 BA08 BA09 BA13 BA20 BA24 DA10 DA19 DA27 EA11 EB01 EB11 EB22 EC02 FA07 FA10 FA19 FA20 FA22 FA23 FA27 FA33 FA38 FA39 3G090 AA03 BA01 CA01 CB21 DA01 DA09 DA10 DA11 DA13 DA14 DA18 DA20 EA02 EA04 EA05 EA06 EA07 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AA28 AB02 AB05 AB06 AB13 BA04 BA07 BA11 BA14 BA32 BA33 BA38 CA13 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DB05 DB06 DB07 DB08 DB09 DB10 DC01 EA00 EA01 EA05 EA07 EA16 EA21 EA30 EA31 FA07 FA11 FB02 FB10 FB12 FC02 FC07 GA06 GB01X GB03W GB03Y GB04W GB04Y GB05W GB06W GB09X GB10X GB17X HA08 HA10 HA15 HA16 HA36 HA37 HA47 HB03 HB05 HB06 3G092 AA02 AA06 AA09 AA13 AA17 AA18 AB03 AB20 BA01 BA04 BA06 BA07 BB01 BB06 BB11 BB13 BB18 DB03 DC03 DC08 DC09 DC10 DC14 DC15 DE03S DE03Y DF01 DF06 DG07 EA01 EA02 EA03 EA04 EA05 EA07 EA11 EA17 EC01 FA13 FA15 FA17 FA18 FA20 FA36 FA38 FB06 HA01Y HA01Z HB03Y HB03Z HC02Y HC02Z HC03Y HC03Z HD01Y HD01Z HD02Y HD02Z HD07Y HD07Z HD08Y

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジンの排気通路に配置さ
れ、排気中のＮＯを酸化させてＮＯ_２を生成する酸化触
媒と、該酸化触媒下流の排気通路に配置され、煤を捕集すると
ともに、所定温度域においては、捕集された煤が上記酸
化触媒により生成されたＮＯ_２と反応することにより燃
焼除去されるディーゼル・パティキュレート・フィルタ
と、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁により圧縮行程上死点付近で主燃料を噴射
する主噴射手段と、該主噴射手段により噴射された主燃料に基づく主燃焼の
略終了直後に、後燃料に基づく後燃焼が開始されるよ
う、上記主燃料噴射後、膨張行程前半の所定の時期に後
燃料を噴射する後噴射手段とを備えた、ことを特徴とす
るディーゼルエンジン。
【請求項２】請求項１において、上記後噴射手段は、後燃料量を、上記ディーゼル・パテ
ィキュレート・フィルタの温度が上記所定温度域未満の
時は所定温度域にある時に対して増量する、ように構成
されていることを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項３】請求項１又は２において、排気ガスの一部を吸気通路に還流する排気還流装置を備
え、該排気還流装置は、排気還流量を、上記ディーゼル・パ
ティキュレート・フィルタの温度が上記所定温度域にあ
る時は所定温度未満の時に対して減量する、ように構成
されていることを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、上記ディーゼル・パティキュレート・フィルタ下流の排
気通路に、酸素過剰雰囲気でＮＯ_Ｘを吸収し酸素の濃度
の低下に伴いＮＯ_Ｘを放出するＮＯ_Ｘ吸収材を配置し
た、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれかにおいて、上記ディーゼル・パティキュレート・フィルタ下流の排
気通路に、酸素過剰雰囲気でＮＯ_Ｘを還元浄化するＮＯ
_Ｘ還元浄化浄化触媒を配置した、ことを特徴とするディ
ーゼルエンジン。
【請求項６】少なくともコンピュータと、燃料噴射弁
と、排気中のＮＯを酸化させてＮＯ_２を生成する酸化触
媒と、該酸化触媒下流で、煤を捕集するとともに、所定
温度域においては、捕集された煤が上記酸化触媒により
生成されたＮＯ_２と反応することにより燃焼除去される
ディーゼル・パティキュレート・フィルタとを含むディ
ーゼルエンジンに組込まれ、燃料噴射弁により圧縮行程上死点付近で燃焼室内に直接
主燃料を噴射する主噴射手順と、上記主燃料噴射後の膨張行程前半であって、後燃料に基
づく後燃焼が上記主燃料に基づく主燃焼の略終了直後に
開始されるよう、所定の時期に後燃料を燃焼室内に直接
噴射する後噴射手順とを、上記ディーゼルエンジンに実行させることを特徴とする
コンピュータ・プログラム。
【請求項７】コンピュータを含むディーゼルエンジンに
組込まれ、燃料噴射弁により圧縮行程上死点付近で燃焼室内に直接
主燃料を噴射する主噴射手順と、上記主燃料噴射後の膨張行程前半であって、後燃料に基
づく後燃焼が上記主燃料に基づく主燃焼の略終了直後に
開始されるよう、所定の時期に後燃料を燃焼室内に直接
噴射する後噴射手順とを、上記ディーゼルエンジンに実
行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。