JP2005048692A

JP2005048692A - 内燃機関の燃焼制御装置

Info

Publication number: JP2005048692A
Application number: JP2003282723A
Authority: JP
Inventors: Asami Takaku; 麻美高久
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】排気浄化装置の状態に応じた排気空燃比のリッチ化及び／又は排気温度の上昇要求を、スモークを増加させることなく、然も、高い燃焼安定性で実現できるようにする。
【解決手段】少なくとも上死点近傍で１回行われる予備燃焼と、該予備燃焼が全て終了した後に開始され主トルクを発生させる主燃焼とからなる分割リタード燃焼により、排気空燃比のリッチ化及び／又は排気温度の上昇を図る。また、前記分割リタード燃焼を行うときに、圧縮端温度が目標温度になるように、排気還流量（吸入新気量），圧縮比をフィードバック制御する。
【選択図】図２５

Description

本発明は、予備燃焼と主燃焼とからなる燃焼モードで運転される内燃機関の燃焼制御装置に関する。

従来、ディーゼルエンジンにおいて、触媒の昇温を促すときに、要求出力に応じて決定された燃料噴射量を、燃料噴射による燃焼が継続するように、圧縮上死点近傍で複数回に分割して噴射させる構成が知られている（特許文献１参照）。
特開２０００−３２０３８６号公報

ところで、上記のように分割して噴射された燃料が継続して燃焼する構成では、２回目以降の噴射は、前回に噴射された燃料の火炎中に燃料を噴射することになり、２回目以降に噴射された燃料は、拡散燃焼主体の燃焼となる。

前記拡散燃焼主体の燃焼の場合、空燃比をリッチ化していくと、部分的に空燃比が大きくリッチ化して、スモークが多く発生してしまうことになる。

このため、前記従来の燃焼制御によって、例えば排気空燃比リッチ化して排気浄化装置の再生を図る場合には、多くのスモークが発生してしまうという問題を生じる。

本願発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、排気空燃比のリッチ化及び／又は排気温度の上昇を、スモークを増加させることなく、然も、高い燃焼安定性で実現できる内燃機関の燃焼制御装置を提供することを目的とする。

そのため本発明では、少なくとも上死点近傍で１回行われる予備燃焼と、該予備燃焼が全て終了した後に開始され主トルクを発生させる主燃焼とからなる燃焼モードでの運転を行う構成であって、前記燃焼モードによる運転時に、圧縮端温度の目標値を設定すると共に、実際の圧縮端温度を検知し、前記実際の圧縮端温度を前記目標値に制御する構成とした。

かかる構成によると、前記燃焼モードでは、予備燃焼が終了した後に主燃焼が開始することで、前記主燃焼を予混合燃焼主体の燃焼とすることができ、リッチ化によるスモークの悪化を抑制できる。

また、予備燃焼により筒内温度が高められるので、主燃焼の発生時期をリタードすることができ、これにより排気温度を高くすることも可能である。

従って、例えば排気浄化装置の状態に応じて排気空燃比のリッチ化及び／又は排気温度の昇温が要求されるときに、前記燃焼モードに切り替えることで、スモークを悪化させることなく、前記要求を実現できる。

更に、目標の圧縮端温度を設定し、実際の圧縮端温度を前記目標値に制御するので、圧縮端温度が高すぎることによるスモークの発生、及び、圧縮端温度が低すぎることによる失火の発生を防止することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。

図１は、車両用内燃機関としてのディーゼルエンジン１の燃焼制御装置を示すシステム構成図である。

エンジン１の吸気通路２の上流に、ターボチャージャ３のコンプレッサ３ａが配置されている。

吸入空気は、前記コンプレッサ３ａによって過給された後、インタークーラ４で冷却され、吸気絞り弁６を通過した後、各気筒の燃焼室内へ流入する。

燃料は、燃料噴射ポンプ８により高圧化されてコモンレール９に送られ、各気筒の燃料噴射弁１０から燃焼室内へ直接噴射される。

即ち、前記燃料噴射ポンプ８，コモンレール９及び燃料噴射弁１０によって、コモンレール式燃料噴射装置が構成される。

そして、燃焼室内に流入した空気と燃焼室内に噴射された燃料とによって生成される混合気は、圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路１２へ排出される。

前記排気通路１２へ排出された排気の一部は、排気還流制御弁１９が介装される排気還流通路１１を介して吸気側へ還流される。

排気の残りは、ターボチャージャ３のタービン３ｂを回転駆動し、該タービン３ｂと同軸に設けられる前記コンプレッサ３ａが吸気を過給する。

前記排気通路１２のタービン３ｂの下流には、ＮＯｘトラップ触媒１３及びディーゼルパティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter；以下「ＤＰＦ」という)１４が、上流側からこの順に配設される。

前記ＮＯｘトラップ触媒１３は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンのときに、排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比が理論空燃比よりもリッチのときにＮＯｘを脱離して浄化する触媒である。

尚、前記ＮＯｘトラップ触媒１３には、酸化触媒（Ｐｔなどの貴金属）を担持させて、ＨＣ，ＣＯを酸化する機能を持たせてある。

前記ＤＰＦ１４は、排気中の微粒子（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するトラップ機能を有する。

尚、前記ＤＰＦ１４にも酸化触媒（貴金属）を担持させて、排気成分（ＨＣ，ＣＯ）を酸化する機能を持たせてある。

但し、前記ＮＯｘトラップ触媒１３とＤＰＦ１４との配置関係を逆にし、前記ＤＰＦ１４の下流側に前記ＮＯｘトラップ触媒１３を配置することが可能で、また、前記ＤＰＦ１４とＮＯｘトラップ触媒１３とを一体に構成することができる。

また、本実施形態のエンジン１には、可変圧縮比機構３１が設けられている。

前記可変圧縮比機構３１としては、例えば、特開２００３−０９７２８８号公報に開示されるようなピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連係した複リンク式の可変圧縮比機構を用いることができる。

前記可変圧縮比機構３１を、図３０に示す。

図３０において、シリンダ内に配設されるピストン１０１には、アッパリンク１０２の一端がピストンピンを介して回転可能に連結されている。

前記アッパリンク１０２の他端は、第１連結ピン１０３を介してロアリンク１０４に回転可能に連結されている。

前記ロアリンク１０４は、クランクシャフトのクランクピン１０５に回転可能に取り付けられていると共に、コントロールリンク１０６の一端が第２連結ピン１０７を介して回転可能に連結されている。

前記コントロールリンク１０６の他端は、制御軸１０８の偏心カム（図示せず）に回転可能に取り付けられている。

従って、機関運転状態に応じて制御軸１０８をモータ１０９により回転駆動すると、偏心カムからなるコントロールリンク１０６の支持点の位置が変化する。

この結果、コントロールリンク１０６によるロアリンク１０４の運動拘束条件が変化して、ピストン上死点位置、ひいては圧縮比が変化する。

一方、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」と称する）２５には、エンジン１の制御のため、各種センサからの検出信号が入力される。

前記各種センサとしては、エンジン回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ（クランク角センサ）２０、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２１、前記ＮＯｘトラップ触媒１３の温度を検出する触媒温度センサ２２、前記ＤＰＦ１４の入口側で排気圧力を検出する排気圧力センサ１７、ＤＰＦ１４の温度を検出するＤＰＦ温度センサ２３、ＤＰＦ１４出口側で排気空燃比を検出する空燃比センサ１６、コモンレール９の燃料圧力を検出する燃料圧力センサ２４、燃料温度を検出する燃料温度センサ２８、吸気圧力センサ２６、排気還流が行われる吸気コレクタ部での吸気温度を検出する吸気温度センサ２９が設けられている。

尚、前記ＮＯｘトラップ触媒１３及びＤＰＦ１４の温度は、これらの下流側に排気温度センサを設け、該排気温度センサで検出される排気温度に基づいて推定することができる。

前記ＥＣＵ２５は、前記各種センサの検出信号に基づいて、燃料噴射量及び噴射時期を制御するための燃料噴射弁１０への燃料噴射指令信号、吸気絞り弁６への開度指令信号、排気還流制御弁１９への開度指令信号等を出力する。

また、ＥＣＵ２５は、前記ＮＯｘトラップ触媒１３，ＤＰＦ１４（排気浄化装置）の再生処理を行う。

前記再生処理として、ＤＰＦ１４に堆積した微粒子ＰＭを高温かつリーン雰囲気で酸化させる処理、ＮＯｘトラップ触媒１３に堆積したＮＯｘをリッチ雰囲気での脱離・還元する処理、ＮＯｘトラップ触媒１３の硫黄被毒を高温かつリッチ雰囲気で解除する処理が行われる。

本実施形態のエンジン１では、リーン条件での通常運転において、初期の急激な燃焼を緩和するために、主噴射の前に予備噴射を行う構成としてある。

ここで、予備噴射時期は４０〜１０°ＢＴＤＣ、予備噴射量は１〜３mm³/st、主噴射時期は１０〜−５°ＢＴＤＣ程度に設定され、予備噴射と主噴射との間隔は１０〜３０°ＣＡ（クランク角）程度に設定される。

一方、排気空燃比のリッチ化及び／又は高排気温度が要求される前記ＤＰＦ１４及びＮＯｘトラップ触媒１３の再生時には、前記通常の燃焼モードとは異なる再生用の燃焼モードである分割リタード燃焼に切り替えるよう構成される。

前記通常運転時の燃焼モードにおける予備噴射の設定では、空燃比をリッチ化させるために吸気量を絞ると、筒内の圧縮端温度が低下してしまう。

このため、リッチ化と同時に排気温度を上げるべく主噴射の噴射時期をリタードさせようとしても、要求通りにリタードさせることができず、例えば、硫黄被毒解除に要求される、空気過剰率λが１以下でかつ排気温度が６００℃以上での運転を実現することができない。

そこで、本実施形態では、ＤＰＦ再生等が要求されるときに、前記通常の燃焼モードとは異なる分割リタード燃焼に切り替えて、要求のリッチ空燃比及び／又は高排気温度を実現できるようにしてある。

前記分割リタード燃焼では、少なくとも上死点近傍で１回行われる予備燃焼と、該予備燃焼が全て終了した後に開始され主トルクを発生させる主燃焼とが行われるように、燃料噴射が制御される。

図２は、前記分割リタード燃焼における燃料噴射パターン及び熱発生率を示す。

前記分割リタード燃焼では、まず圧縮行程で燃料を噴射し、圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍における筒内温度を高めるための予備燃焼を行わせる。

前記圧縮行程での予備燃焼用の燃料噴射における噴射量は、主燃焼の燃料噴射時の筒内温度が、自己着火可能な温度を上回るために必要な量とする。

上記上死点近傍の予備燃焼によって筒内温度を高めることで、主燃焼のリタードを進めることができる。

尚、分割リタード燃焼における予備燃焼は、１サイクルにおいて複数回行われるようにしてもよく、複数回の予備燃焼のうち少なくとも１回の燃焼が圧縮上死点近傍で起こるように燃料噴射を行う。

また、分割リタード燃焼における予備燃焼は、エンジン１の運転状態（エンジン回転速度Ｎｅ，燃料噴射量など）から筒内の圧縮端温度を推定して、この圧縮端温度に応じて、予備燃焼用の燃料噴射量及び／又は噴射時期を変更するようにしてもよい。

一方、分割リタード燃焼では、前記予備燃焼が終了してから主燃焼が開始するように、主燃焼のための燃料を上死点以降に噴射する。

前記主燃焼のための燃料噴射時期は、主燃焼の燃焼開始時期が、予備燃焼の燃焼開始時期からクランク角度で２０度以上離れた時期になるように制御される。

これにより、主燃焼の予混合燃焼割合を高くすることができ、スモークの排出を抑制することができる。

また、分割リタード燃焼における主燃焼の燃焼終了時期は、圧縮上死点からクランク角度で５０度以上離れた時期に制御される。

これら予備燃焼及び主燃焼からなる分割リタード燃焼では、予備燃焼によって主燃焼のリタード限界を広げることで、目標の排気温度への制御性を向上させることができる。

また、予備燃焼が終了した後に主燃焼が開始するようにすることで、主燃焼の予混合燃焼割合が増し、空燃比のリッチ化によるスモークの増加を抑制することができる。

図３は、前記分割リタード燃焼の主燃焼時期に対する排気ガスの状態を示した図であり、（イ）は排気ガス温度、(ロ)はスモーク濃度、（ハ）はＣＯ（一酸化炭素）濃度、（ニ）はＨＣ濃度を示している。

この図に示すように、主燃焼の時期がリタードされると、それだけ主燃焼の予混合燃焼割合が増えるため、スモークが抑制され、同時に、主燃焼のリタードに伴って排気温度が上昇する。

図４は、前記主燃焼のための目標燃料噴射時期を示す図であり、横軸はエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸は燃料噴射量Ｑを示している。

この図に示すように、低負荷・低回転域では、目標排温を達成するために主燃焼をより大きくリタードする必要があり、１回の予備燃焼では、主燃焼の燃料噴射時の筒内温度を高く維持できないこともあり得る。

その場合には、図５に示すように、それぞれの熱発生が重ならないように予備燃焼を複数回行うようにすることで、低負荷・低回転条件であっても要求の高排温を実現できるタイミングにまで主燃焼をリタードさせることが可能である。

次に、前記ＤＰＦ１４及びＮＯｘトラップ触媒１３の再生制御の詳細を、図６〜図１７のフローチャートに基づいて説明する。

図６は、再生制御のメインルーチンを示すフローチャートである。

ステップＳ１では、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセル開度ＡＰＯ、ＮＯｘトラップ触媒１３の温度、ＤＰＦ１４の入口側及び出口側の排気圧力、ＤＰＦ１４の温度などの運転状態を読み込む。

また、ステップＳ１では、エンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとをパラメータとするマップから演算されている燃料噴射量Ｑを読み込む。

ステップＳ２では、前記ＮＯｘトラップ触媒１３が活性状態（暖機状態）であるか否かを判定する。

この判定は、ＮＯｘトラップ触媒１３出口の排気温度センサ１５の出力信号に基づいて算出される排気温度Ｔが、ＮＯｘトラップ触媒１３の活性開始時の所定排気温度Ｔ５より高いか否かにより行う。

前記排気温度Ｔが所定排気温度Ｔ５より高い場合には、ＮＯｘトラップ触媒１３が活性状態であると判断し、ステップＳ３へ進む。

一方、排気温度Ｔが所定排気温度Ｔ５以下である場合には、ＮＯｘトラップ触媒１３が非活性状態であると判定し、図１６のステップＳ１００１へ移行する。

前記ステップＳ１００１以降では、ＮＯｘトラップ触媒１３の活性を促進させる制御が行われるが、係る制御については後で説明する。

ステップＳ３では、ＮＯｘトラップ触媒１３に堆積されたＮＯｘの量を推定する。

前記ＮＯｘ量は、エンジン回転速度Ｎｅや車両走行距離の積算値から推定することができる。

尚、ＮＯｘ量の推定結果は、ＮＯｘの脱離・還元処理が完了した時点（硫黄被毒解除の実施によりＮＯｘの脱離・還元処理が同時になされた場合を含む）でリセットされる。

ステップＳ４では、ＮＯｘトラップ触媒１３に堆積した硫黄分（ＳＯｘ）の量を推定する。

前記硫黄堆積量の推定は、前述のＮＯｘ堆積量と同様に、エンジン回転速度Ｎｅや走行距離の積算値から推定することができ、硫黄被毒解除が完了した時点で推定結果はリセットされる。

ステップＳ５では、ＤＰＦ１４に堆積している微粒子ＰＭの量を推定する。

前記微粒子ＰＭの堆積量は、排気圧力センサ１７により検出されるＤＰＦ１４の入口側排気圧力と、現在の運転状態（エンジン回転速度Ｎｅ，燃料噴射量）に応じた基準排気圧力とを比較することで推定される。

尚、前回のＤＰＦ１４の再生時からの走行距離又はエンジン回転速度Ｎｅの積算値から前記微粒子ＰＭの堆積量を推定させることもでき、更に、走行距離又はエンジン回転速度Ｎｅの積算値と、排気圧力とのを組み合わせから、前記微粒子ＰＭの堆積量を推定することも可能である。

ステップＳ６では、ＤＰＦ１４の再生モード（微粒子ＰＭの酸化処理）中であるか否かを示すｒｅｇフラグを判定する。

そして、ｒｅｇフラグ＝０であってＤＰＦ１４の再生モード中でない場合には、ステップＳ７へ進む。

一方、ｒｅｇフラグ＝１であってＤＰＦ１４の再生モード中である場合には、図７のフローチャートに示すＤＰＦ再生モードの処理を行う。

ステップＳ７では、ＮＯｘトラップ触媒１３の硫黄被毒解除モード中であるか否かを示すｄｅｓｕｌフラグを判定する。

そして、ｄｅｓｕｌフラグ＝０であって硫黄被毒解除モード中でない場合には、ステップＳ８へ進む。

一方、ｄｅｓｕｌフラグ＝１であって硫黄被毒解除モード中である場合には、図８のフローチャートに示す硫黄被毒解除モードの処理を行う。

ステップＳ８では、ＮＯｘトラップ触媒１３における堆積ＮＯｘを脱離・還元処理するために、排気空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクモード中であるか否かを示すｓｐフラグを判定する。

そして、ｓｐフラグ＝０であってリッチスパイクモード中でない場合には、ステップＳ９へ進む。

一方、ｓｐフラグ＝１であってリッチスパイクモード中である場合には、図９のフローチャートに示すリッチスパイクモードの処理を行う。

ステップＳ９では、ＤＰＦ再生モード又は硫黄被毒解除モード後の溶損防止モード中であるか否かを示すｒｅｃフラグを判定する。

そして、ｒｅｃフラグ＝０であって溶損防止モード中でない場合には、ステップＳ１０へ進む。

一方、ｒｅｃフラグ＝１であって溶損防止モード中である場合には、図１０のフローチャートに示す溶損防止モードの処理を行う。

ステップＳ１０では、ＤＰＦ１４の再生要求が出ているか否かを示すｒｑ−ＤＰＦフラグを判定する。

そして、ｒｑ−ＤＰＦフラグ＝０であってＤＰＦ再生要求が出ていない場合には、ステップＳ１１へ進む。

一方、ｒｑ−ＤＰＦフラグ＝１であってＤＰＦ再生要求が出ている場合には、図１１のフローチャートに示す、優先順位に従った再生モードへの移行処理を行う。

ステップＳ１１では、ＮＯｘトラップ触媒１３の硫黄被毒解除要求が出ているか否かを示すｒｑ−ｄｅｓｕｌフラグを判定する。

そして、ｒｑ−ｄｅｓｕｌフラグ＝０であって被毒解除要求が出ていない場合には、ステップＳ１２へ進む。

一方、ｒｑ−ｄｅｓｕｌフラグ＝１であって被毒解除要求が出ている場合には、図１２のフローチャートに示す、優先順位に従った再生モードへの移行処理を行う。

ステップＳ１２では、ステップＳ４において算出したＤＰＦ１４におけるＰＭ堆積量が、再生が必要な所定量ＰＭ１に達しているか否か、即ち、ＤＰＦ再生時期になったかを判定する。

そして、ＰＭ堆積量＜ＰＭ１であってＤＰＦ再生時期でないと判定された場合には、ステップＳ１３へ進む。

一方、ＰＭ堆積量≧ＰＭ１であってＤＰＦ再生時期であると判定された場合には、図１３のフローチャートのステップＳ７０１へ進み、ｒｑ−ＤＰＦフラグに１をセットして、ＤＰＦ再生要求を出す。

ステップＳ１３では、ステップＳ４において算出したＮＯｘトラップ触媒１３の硫黄堆積量が所定量Ｓ１（被毒解除要求量）に達して、再生時期になったか否か、即ち、硫黄被毒解除要求の要否を判定する。

硫黄堆積量が所定量Ｓ１未満である場合には、硫黄被毒解除が不要と判定し、ステップＳ１４へ進む。

一方、硫黄堆積量Ｓが所定量Ｓ１以上である場合には、硫黄被毒解除が必要と判定し、図１４のフローチャートのステップＳ８０１へ進み、ｒｑ−ｄｅｓｕｌフラグ（硫黄被毒解除要求フラグ）に１をセットして、硫黄被毒解除要求を出す。

ステップＳ１４では、ステップＳ３において算出したＮＯｘトラップ触媒１３のＮＯｘ堆積量が所定量ＮＯｘ１（ＮＯｘ脱離・還元の要求レベル）に達して、ＮＯｘの脱離・還元処理時期になったか否かを判定する。

ＮＯｘ堆積量が所定量ＮＯｘ１未満である場合には、そのまま本ルーチンを終了させる。

一方、ＮＯｘ堆積量が所定量ＮＯｘ１以上である場合には、ＮＯｘの脱離・還元処理が必要であると判定し、図１５のフローチャートのステップＳ９０１においてｒｑ−ｓｐフラグに１をセットして、ＮＯｘの脱離・還元処理の要求を出す。

次に、前記ステップＳ６で、ｒｅｇフラグ＝１と判定されたときのＤＰＦ再生処理を、図７のフローチャートに従って詳細に説明する。

ステップＳ１０１では、ＤＰＦ再生要求に基づいて、燃焼を通常のリーン燃焼から、少なくとも上死点近傍で１回行われる予備燃焼と、該予備燃焼が全て終了した後に開始され主トルクを発生させる主燃焼とからなる分割リタード燃焼に切り替える。

燃焼モード切り替えの指示が出た場合は、図１７のフローチャートに示すようにして燃焼の切り替えを行う。

以下、燃焼切り替えの指示がでた場合はすべて、図１７のフローチャートに示す処理で燃焼切り替えが行われるものとする。

ステップＳ１１０１では、図１８に示すように、そのときのエンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに応じて予備燃焼のための燃料噴射量を設定し、かつ、図１９に示すように、そのときのエンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに応じて予備燃焼のための噴射時期を設定し、前記燃料噴射量を前記噴射時期に噴射させ、予備燃焼を発生させる。

次いで、ステップＳ１１０２では、図４に示すように、そのときのエンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに応じて主燃焼のための噴射時期を設定し、該噴射時期に向けて徐々に主燃焼のための噴射時期をリタードさせる。

ここで、図２０に示すように、主燃焼のための噴射時期がリタードされるほどより大きく噴射量を増量補正する補正係数を、通常の燃料噴射量に積算した量を前記主燃焼のための噴射量とし、主燃焼のための噴射時期がリタードされるに従って燃料を増量し、通常燃焼モード時と同等のトルクが得られるようにする。

ステップＳ１０２では、図２１に示すように、ＰＭ堆積量に応じてＤＰＦ１４の再生時における目標空燃比を設定する。

前記目標空燃比は、ＰＭ堆積量が多きときほどリッチに設定され、多量の微粒子が急激に酸化されることがないようにしてある。

ここで、吸気絞り弁６及び／又は排気還流制御弁１９による新気量，排気還流量の調整によって前記目標空燃比に制御される。

尚、目標空燃比が理論空燃比もしくはそれに近い値まで小さくなった場合は、吸気絞りによるポンピングロスが生じるため、図２２に示すように目標空燃比に応じた補正係数で主燃焼のための燃料噴射量を補正する。

ステップＳ１０３では、圧縮端温度の制御を行うが、該圧縮端温度制御の詳細は、後で詳細に説明する。

ステップＳ１０４では、ＤＰＦ１４の温度が再生中の目標下限値Ｔ２２以上であるか否かを判定する。

ＤＰＦ温度が目標下限値Ｔ２２以上である場合には、ステップＳ１０５へ進む。

一方、ＤＰＦ温度が目標下限値Ｔ２２未満である場合には、ステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１１１では、ＤＰＦ温度を目標下限値Ｔ２２以上に上昇させるべく、主燃焼の燃料噴射時期をリタードする。

次のステップＳ１１２では、燃料噴射時期のリタードによるトルク落ちを補償するためのトルク補正（主燃焼用噴射量の増量補正）を行う。

ステップＳ１０５では、ＤＰＦ１４の温度が再生中の目標上限値Ｔ２１以下であるか否かを判定する。

ＤＰＦ温度が目標上限値Ｔ２１以下である場合には、ステップＳ１０６へ進む。

一方、ＤＰＦ温度が目標上限値Ｔ２１を越えている場合には、ステップＳ１１３へ進み、主燃焼の燃料噴射時期を進角して、これにより排気温度が低下してＤＰＦ温度が目標上限値Ｔ２１以下になるようにする。

次のステップＳ１１４では、燃料噴射時期の進角によるトルク増大を補償するためのトルク補正（主燃焼用噴射量の減量補正）を行う。

ステップＳ１０６では、排気空燃比を目標値に制御した時間ｔが基準時間ｔＤＰＦｒｅｇ１だけ経過したか否かを判定する。

基準時間ｔＤＰＦｒｅｇ１を経過したと判断した場合には、ＤＰＦ再生が終了したものと判断して、ステップＳ１０７へ進む。

前記ステップＳ１０７では、分割リタード燃焼による運転を通常燃焼による運転に切り替えて、ＤＰＦ１４の加熱を停止させ、目標空燃比を通常値に戻す。

ステップＳ１０８では、前記ｒｅｇフラグを０にする。

ステップＳ１０９では、溶損防止モードのｒｅｃフラグに１をセットし、ＤＰＦ１４で燃え残りの微粒子ＰＭが一気に燃えてＤＰＦ１４が溶損することを防止する。

一方、ステップＳ１０６で、基準時間ｔＤＰＦｒｅｇ１を経過していないと判断した場合には、ＤＰＦ再生を継続させるべく、ステップＳ１０７〜ステップＳ１０９を迂回して本ルーチンを終了させる。

次に、前記ステップＳ７で、ｄｅｓｕｌフラグ＝１と判定されたときの硫黄被毒解除処理を、図８のフローチャートに従って詳細に説明する。

ステップＳ２０１では、硫黄被毒解除要求がなされたことに基づいて、分割リタード燃焼に切り替える。

ステップＳ２０２では、硫黄被毒解除のために空燃比をストイキ（理論空燃比）に制御する。

前記空燃比の制御は、ＤＰＦ再生時と同様に、吸気絞り弁６や排気還流制御弁１９による新気量，排気還流量の調整で行われる。

ステップＳ２０３では、前記ステップＳ１０３と同様に、圧縮端温度の制御を行う。

ステップＳ２０４では、ＮＯｘトラップ触媒１３の温度が所定温度Ｔ４より高いか否かを判定する。

例えば、ＮＯｘトラップ触媒１３としてＢａ系のＮＯｘトラップ触媒を使った場合には、リッチ〜ストイキ雰囲気でＮＯｘトラップ触媒１３の温度を６００℃より高くする必要があることから、所定温度Ｔ４は６００℃以上に設定される。

触媒温度が所定温度Ｔ４より高い場合には、ステップＳ２０５へ進む。

一方、触媒温度が所定温度Ｔ４以下場合には、ステップＳ２１１へ進む。

ステップＳ２１１へ進んだ場合、図７のフローチャートのステップＳ１１１及びステップＳ１１２と同じ処理をする。

即ち、ステップＳ２１１では、ＮＯｘトラップ触媒１３の温度が所定温度Ｔ４以下であるため、主燃焼の燃料噴射時期をリタード（遅角）して排気温度を上昇させる。

ステップＳ２１２では、リタードによるトルク減少を、主燃焼用の噴射量の増量で補う。

一方、ステップＳ２０５では、所定の時間ｔｄｅｓｕｌだけ、ストイキ空燃比及び高排気温度での硫黄被毒解除が行われたか否か、即ち、硫黄被毒解除が完了したか否かを判定する。

硫黄被毒解除処理の時間ｔが所定の時間ｔｄｅｓｕｌを超えた場合には、ステップＳ２０６へ進む。

一方、硫黄被毒解除処理の時間ｔが所定の時間ｔｄｅｓｕｌ以下であれば、硫黄被毒解除処理を継続させるべく、ステップＳ２０６〜ステップＳ２１０を迂回して本ルーチンを終了させる。

ステップＳ２０６では、硫黄被毒解除が終了したので、分割リタード燃焼によるストイキ運転を解除し、通常燃焼に戻す。

ステップＳ２０７では、溶損防止モードを実行させるべくｒｅｃフラグに１をセットする。

これにより、排気空燃比を急にリーンにすることでＤＰＦ１４においてＰＭが一気に燃えてしまうことによるＤＰＦ１４の溶損を防止する。

ステップＳ２０８では、ｄｅｓｕｌフラグを０にし、次のステップＳ２０９では、ＮＯｘトラップ触媒１３の硫黄堆積量を０にリセットにする。

ステップＳ２１０では、リッチスパイクの要求フラグであるｒｑ−ｓｐフラグを０にする。

これは硫黄被毒解除を行うことで、ＮＯｘトラップ触媒１３が長時間ストイキの空燃比に晒されることにより、同時にＮＯｘの脱離・還元処理が行われるためである。

次に、リッチスパイクモード（ＮＯｘの脱離・還元処理）を、図９のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ３０１では、通常燃焼から分割リタード燃焼への切り替えを行う。

ステップＳ３０２では、空燃比を、リッチスパイクを行うための所定の目標空燃比（リッチ空燃比）に制御する。

ここで、吸入空気量を図２３に示す目標吸気量に調整することで、前記目標空燃比を実現する。

これにより、ＮＯｘトラップ触媒１３の雰囲気を一時的にリッチ（還元雰囲気）にして、ＮＯｘトラップ触媒１３にトラップされていたＮＯｘを脱離・還元処理する。

ステップＳ３０３では、前記ステップＳ１０３，ステップＳ２０３と同様に、圧縮端温度の制御を行う。

ステップＳ３０４では、リッチスパイク制御を行った時間ｔが所定の時間ｔｓｐｉｋｅを超えたか否かを判定する。

リッチスパイク制御時間ｔが所定時間ｔｓｐｉｋｅを超えると、ステップＳ３０５へ進む。

ステップＳ３０５では、スパイクフラグモードを示すｓｐフラグを０にする。

一方、リッチスパイク制御時間ｔが所定時間ｔｓｐｉｋｅを超えていない場合には、リッチスパイク制御を継続させるべく、ステップＳ３０５を迂回して本ルーチンを終了する。

次に、溶損防止モードを、図１０のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ４０１では、ＤＰＦ１４の温度を検出する。

ステップＳ４０２では、ＤＰＦ１４の温度が所定温度Ｔ３未満であるか否かを判定することで、ＤＰＦ温度が、微粒子ＰＭの急激な酸化が開始することがない温度領域内であるか否かを判定する。

ＤＰＦ１４の温度が所定温度Ｔ３以上である場合には、ステップＳ４０５へ進む。

ステップＳ４０５では、排気温度を低くして、ＤＰＦ１４の温度を所定温度Ｔ３未満に低下させる必要があるので、吸気絞り弁６及び／又は排気還流制御弁１９の制御によって空燃比を所定値以下に制御する。

一方、ＤＰＦ１４の温度が所定温度Ｔ３未満である場合には、溶損防止策は不要と判断し、ステップＳ４０３へ進む。

ステップＳ４０３では、前記ステップＳ４０５における空燃比制御を停止させ、次のステップＳ４０４では、前記ｒｅｃフラグを０にする。

次に、ＤＰＦ再生要求時の処理を、図１１のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ５０１では、ＮＯｘトラップ触媒１３における硫黄堆積量が硫黄被毒解除の必要な所定量Ｓ１未満であるか否かを判定する。

硫黄堆積量が所定量Ｓ１未満である場合には、ステップＳ５０２へ進む。

一方、硫黄堆積量が所定量Ｓ１以上である場合には、図１４のステップＳ８０１へ進んで、ｒｑ−ｄｅｓｕｌフラグ（硫黄被毒解除要求フラグ）に１をセットする。

ステップＳ５０２では、リッチスパイク要求（ＮＯｘの脱離・還元処理要求）の有無をｒｑ−ｓｐフラグに基づいて判定する。

ｒｑ−ｓｐフラグが０であってリッチスパイク要求（ＮＯｘの脱離・還元処理要求）がない場合には、ステップＳ５０３へ進む。

一方、ｒｑ−ｓｐフラグが１であってリッチスパイク要求（ＮＯｘの脱離・還元処理要求）がある場合には、ステップＳ５０６へ進む。

ステップＳ５０３では、ＮＯｘトラップ触媒１３におけるＮＯｘ堆積量が、リッチスパイク（ＮＯｘの脱離・還元処理）の必要な所定量ＮＯｘ１未満であるか否かを判定する。

ＮＯｘ堆積量が所定量ＮＯｘ１未満である場合には、ステップＳ５０４へ進む。

一方、ＮＯｘ堆積量が所定量ＮＯｘ１以上である場合には、図１５のステップＳ９０１へ進んで、ｒｑ−ｓｐフラグに１をセットする。

ステップＳ５０４では、分割リタード燃焼によるＤＰＦ再生，硫黄被毒解除が可能な運転領域に、現在の運転条件が該当しているか否かを判定する。

現在のエンジン回転速度Ｎｅ及び負荷が、前記ＤＰＦ再生，硫黄被毒解除可能領域内に該当する場合には、ステップＳ５０５へ進む。

ステップＳ５０５では、ｒｅｇフラグに１をセットすることで、ＤＰＦ再生モードの処理が行われるようにする。

現在のエンジン回転速度Ｎｅ及び負荷が、前記ＤＰＦ再生，硫黄被毒解除可能領域内に該当しない場合には、ＤＰＦ再生が行えないので、ステップＳ５０５を迂回して本ルーチンを終了させる。

また、ステップＳ５０２からステップＳ５０６へ進んだ場合、即ち、ＤＰＦ再生要求とＮＯｘ脱離・還元処理要求との両方が発生している場合には、現在の運転条件が、ＮＯｘ排出量が少ない運転条件（例えば定常運転条件）であるか否かを判定する。

ＮＯｘ排出量が多い運転条件である場合には、ステップＳ５０８へ進み、ｓｐフラグを１にすることで、ＤＰＦ再生に対してＮＯｘ脱離・還元処理（リッチスパイク処理）を優先させる。

一方、ＮＯｘ排出量が少ない運転条件である場合には、ステップＳ５０７へ進む。

ステップＳ５０７では、ＤＰＦ１４のベッド温度Ｔｂｅｄが所定温度Ｔ３より高いか否かを判定する。

ＤＰＦ１４のベッド温度Ｔｂｅｄが所定温度Ｔ３より高い場合には、ステップＳ５０４へ進み、運転条件がＤＰＦ再生可能領域に該当していれば、ｒｅｇフラグに１をセットする。

一方、ＤＰＦ１４のベッド温度Ｔｂｅｄが所定温度Ｔ３以下である場合には、ステップＳ５０８へ進んで、ｓｐフラグに１をセットする。

これは、ＤＰＦ１４のベッド温度Ｔｂｅｄが所定温度Ｔ３以下である場合には、昇温を開始しても、ベッド温度Ｔｂｅｄが再生可能温度に到達するまで時間がかかるので、ＮＯｘの脱離・還元処理を優先させるためである。

次に、硫黄被毒解除要求時の処理を、図１２のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ６０１では、ＤＰＦ１４に堆積した微粒子ＰＭの量が所定量ＰＭ１未満であるか否かを判定する。

ＰＭ堆積量が所定量ＰＭ１未満である場合には、ステップＳ６０２へ進む。

一方、ＰＭ堆積量が所定量ＰＭ１以上である場合には、図１３のステップＳ７０１に進み、ｒｑ−ＤＰＦフラグを１にする。

ステップＳ６０２では、ＮＯｘトラップ触媒１３のベッド温度Ｔｂｅｄが所定温度Ｔ１より高いか否かを判定する。

尚、前記所定温度Ｔ１は、硫黄被毒解除に適するＮＯｘトラップ触媒１３のベッド温度である。

そして、ＮＯｘトラップ触媒１３のベッド温度Ｔｂｅｄが所定温度Ｔ１より高い場合には、ステップＳ６０３へ進む。

ステップＳ６０３では、前記分割リタード燃焼によるＤＰＦ再生，硫黄被毒解除の可能領域に、現在の運転条件が該当しているか否かを判定する。

現在の運転条件が前記再生可能領域内である場合には、ステップＳ６０４へ進み、ｄｅｓｕｌフラグに１をセットして、硫黄被毒解除処理が行われるようにする。

一方、現在の運転条件が前記ＤＰＦ再生，硫黄被毒解除の可能領域に該当しない場合には、ステップＳ６０４を迂回して本ルーチンを終了させる。

また、ＮＯｘトラップ触媒１３のベッド温度Ｔｂｅｄが所定温度Ｔ１以下である場合には、ステップＳ６０５へ進む。

ステップＳ６０５では、リッチスパイク要求（ＮＯｘ脱離・還元要求）の有無を、ｒｑ−ｓｐフラグに基づいて判定する。

リッチスパイク要求がない（ｒｑ−ｓｐ＝０）場合には、ステップＳ６０６へ進む。

ステップＳ６０６では、ＮＯｘ堆積量がＮＯｘの脱離・還元処理を要する所定量ＮＯｘ１未満であるか否かを判定する。

ＮＯｘ堆積量が所定量ＮＯｘ１未満である場合にはそのまま本ルーチンを終了させ、ＮＯｘ堆積量が所定量ＮＯｘ１以上である場合には、図１５に示すステップＳ９０１においてｒｑ−ｓｐフラグに１をセットし、ＮＯｘ脱離・還元処理要求（リッチスパイク処理要求）を発生させる。

一方、ステップＳ６０５においてリッチスパイク要求がある（ｒｑ−ｓｐ＝１）と判定された場合には、ステップＳ６０７へ進み、ｓｐフラグに１をセットし、ＮＯｘの脱離・還元処理を行わせるようにする。

次に、前記分割リタード燃焼を活用してＮＯｘトラップ触媒１３を早期に活性化させる処理を、図１６のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１００１では、ＮＯｘトラップ触媒１３の暖機を促進させる運転が可能であるか否かを判定する。

即ち、前記分割リタード燃焼によりＮＯｘトラップ触媒１３の暖機促進を図るので、前記ステップＳ１００１では、前記分割リタード燃焼による運転が可能な運転条件であるか否かを判定する。

分割リタード燃焼による運転によってＮＯｘトラップ触媒１３の暖機促進を図ることができる条件であれば、ステップＳ１００２へ進み、通常の燃焼モードから前記分割リタード燃焼へ切り替える。

前記分割リタード燃焼では、主燃焼の時期を大きくリタードさせることができ、これによって排気温度の上昇が図られ、ＮＯｘトラップ触媒１３の暖機が促進される。

ステップＳ１００３では、ＮＯｘトラップ触媒１３の温度が活性温度Ｔ５より高くなったか否かを判定する。

そして、ＮＯｘトラップ触媒１３の温度が活性温度Ｔ５より高くなると、ステップＳ１００４へ進み、分割リタード燃焼から通常燃焼モードに戻すことで、ＮＯｘトラップ触媒１３の暖機を促進する処理を解除する。

次に、前記ステップＳ１０３，ステップＳ２０３，ステップＳ３０３に共通の圧縮端温度の制御を、図２４，図２５のフローチャートに基づいて詳細に説明する。

ステップＳ１０１１では、下限目標圧縮端温度Ｔａ０を、前記ステップＳ１で検出したエンジンの運転状態に基づいて決定する。

ここでは、エンジン回転数（rpm）及びエンジン負荷と下限目標圧縮端温度Ｔａ０との関係を予め記憶したマップから、そのときのエンジン回転数（rpm）及びエンジン負荷に対応する下限目標圧縮端温度Ｔａ０を検索する。

前記下限目標圧縮端温度Ｔａ０は、エンジン１で実験を行って失火が生じない圧縮端温度を回転速度・負荷の条件毎に求め、これをマップに記憶させたものである。

ステップＳ１０１２では、上限目標圧縮端温度Ｔｂ０を、前記ステップＳ１で検出したエンジンの運転状態に基づいて決定する。

ここでは、エンジン回転数（rpm）及びエンジン負荷と上限目標圧縮端温度Ｔｂ０との関係を予め記憶したマップから、そのときのエンジン回転数（rpm）及びエンジン負荷に対応する上限目標圧縮端温度Ｔｂ０を検索する。

前記上限目標圧縮端温度Ｔｂ０は、エンジン１で実験を行ってスモークが所定量を超えない圧縮端温度を回転速度・負荷の条件毎に求め、これをマップに記憶させたものである。

ステップＳ１０３では、燃料性状として、燃料（軽油）のセタン価を検出する。

前記セタン価の検出は、例えば特願２００３−０３１８３２号のようにして行われる。

まず、エアフロメータ７によって検出される吸入空気流量Ｑａｉｒと、空燃比センサ１６で検出される実空燃比ＡＦｒｅａｌとから、実燃料供給重量Ｇｍａｉｎを求める。

次いで、前記実燃料供給重量Ｇｍａｉｎと燃料噴射弁１０による実際の燃料噴射量（燃料供給量）Ｑｍａｉｎとに基づいて実比重Ｇｆｕｅｌを求める。

そして、上記の実比重Ｇｆｕｅｌと燃料温度ＴＦとから標準比重（基準温度、例えば標準温度２０℃での比重）Ｇｓｔｄを求め、該標準比重Ｇｓｔｄをパラメータとして、軽油のセタン価を求める。

ステップＳ１０１４では、ステップＳ１０１３で検出したセタン価に基づいて、図２６のマップから、下限目標圧縮端温度Ｔａ０の補正係数Ｔａ１を求める。

燃料のセタン価が低いほど着火遅れ期間が長くなり、失火しやすくなるため、セタン価の低い燃料ほど、前記補正係数Ｔａ１をより大きく設定し、下限目標圧縮端温度Ｔａ０がより高く補正されるようにする。

ステップＳ１０１５では、ステップＳ１０１３で検出したセタン価に基づいて、図２７のマップから上限目標圧縮端温度Ｔｂ０の補正係数Ｔｂ１を求める。

燃料のセタン価が高いときは着火遅れ期間が短くなるため、スモークが悪化する傾向にある。

そのため、セタン価の高い燃料ほど補正係数Ｔｂ１をより小さく設定し、上限目標圧縮端温度Ｔｂ０がより低く補正されるようにする。

ステップＳ１０１６では、ステップＳ１０２、ステップＳ２０２、ステップＳ３０２で設定される目標空気過剰率λに応じて、図２８のマップから下限目標圧縮端温度Ｔａ０の補正係数Ｔｂ２を求める。

目標空気過剰率λが小さいと（目標空燃比がリッチであると）、筒内の作動ガス量が減少制御される結果、圧縮端温度が低下傾向となって着火性が悪くなるため、失火しやすくなる。

そこで、目標空気過剰率λが小さいほど補正係数Ｔａ２をより大きく設定し、下限目標圧縮端温度Ｔａ０がより高く補正されるようにする。

ステップＳ１０１７では、ステップＳ１０１１で求めた下限目標圧縮端温度Ｔａ０に、ステップＳ１０１４で求めた補正係数Ｔａ１とステップＳ１０１６で求めた補正係数Ｔａ２を乗じて、下限目標圧縮端温度ＴＡを求める。

ＴＡ＝Ｔａ０×Ｔａ１×Ｔａ２
ステップＳ１０１８では、ステップＳ１０１２で求めた上限目標圧縮端温度Ｔｂ０に、ステップＳ１０１５で求めた補正係数Ｔｂ１を乗じて上限目標圧縮端温度ＴＢを求める。

ＴＢ＝Ｔｂ０×Ｔｂ１
ステップＳ１０１９では、実圧縮端温度Ｔを検出する。

前記実圧縮端温度Ｔは、排気還流によるガス組成の変化に対応した比熱比ｋと、実圧縮比εと、吸気温度Ｔｉｎｔとから、
Ｔ＝Ｔｉｎｔ×ε^(k-1)
として算出することができる。

ここで、吸入ガスの酸素濃度ＤＯ２ｉｎｔが低くなるのに伴って、排気還流によるＣＯ₂、Ｈ₂Ｏの濃度が高いことにより、吸入ガスの比熱比ｋが低下することになるため、前記比熱比ｋに相関するパラメータとして吸入ガスの酸素濃度ＤＯ２ｉｎｔを求め、該吸入ガスの酸素濃度ＤＯ２ｉｎｔ，吸気温度Ｔｉｎｔ，実圧縮比εから、圧縮端温度Ｔを求めることが可能である。

前記吸入ガスの酸素濃度ＤＯ２ｉｎｔは、下式に基づいて算出することができる。

ＤＯ２ｉｎｔ＝（０．２１×Ｑａｉｒ＋ＤＯ２ＥＧＲ×ＱＥＧＲ）／（Ｑａｉｒ＋ＱＥＧＲ）
上式で、Ｑａｉｒは吸入新気量、ＱＥＧＲは排気還流量、ＤＯ２ＥＧＲは還流排気における酸素濃度である。

前記排気還流量ＱＥＧＲは、吸気圧力Ｐｉｎｔと排気圧力Ｐｅｘｈの差、及び、排気還流制御弁１９のリフトＬから求めることができる。

また、還流排気における酸素濃度ＤＯ２ＥＧＲは、下式に基づいて算出される。

ＤＯ２ＥＧＲ＝０.２１−Ｃ１×Ｑｆ／（Ｑａｉｒ／Ｎｅ）
上式で、Ｃ１は定数、Ｑｆは燃料噴射量、Ｎｅはエンジン回転数（rpm）である。

ステップＳ１０２１では、ステップＳ１０１７で決定した下限目標圧縮端温度ＴＡとステップＳ１０１９で検出した実圧縮端温度Ｔとを比較する。

ＴＡ≦Ｔの場合は、ステップＳ１０２２へ進み、ＴＡ＞Ｔの場合は、ステップＳ１０２３へ進む。

ステップＳ１０２３へ進んだ場合には、ステップＳ１０１９で検出された圧縮端温度Ｔが下限目標圧縮端温度ＴＡよりも低いので、下限目標圧縮端温度ＴＡよりも実際の圧縮端温度Ｔが高くなるように、排気還流量（ＥＧＲ量）を増やして吸気温を高める制御を行う。

また、排気還流量を増やすことで不活性ガスが増し、これにより空気過剰率が小さくなるから（リッチになるから）、排気還流量（ＥＧＲ量）を増やす制御と並行して、目標空気過剰率を維持すべく吸入新気量を増やす制御（吸気絞り弁の開制御，過給圧増大制御）が行われ、これによっても圧縮端温度の上昇が図られる。

但し、新気量増加には、過給機性能などによる限界があるため、排気還流量による圧縮端温度の補正に制限を設けるため、最大排気還流量をエンジン回転数及び負荷とに基づいてマップから決定する。

尚、前記最大排気還流量マップは、エンジン回転数及び負荷と最大排気還流量との関係を２次元マップ化したものであり、予めＥＣＵ２５のＲＯＭに記憶しておく。

最大排気還流量は、スモーク排出量の大幅な悪化が伴わない排気還流量を、エンジン１での実験結果などからエンジンの運転状態に応じて求められる。

そして、ステップＳ１０２４では、前記最大排気還流量以下の範囲内で排気還流量を増やすことで、圧縮端温度Ｔを下限目標圧縮端温度ＴＡ以上に制御できるか否か、換言すれば、排気還流量が前記最大排気還流量に達しているか否かを判断する。

ここで、排気還流量が前記最大排気還流量に達していて、排気還流量を最大排気還流量に制御しても、圧縮端温度Ｔを下限目標圧縮端温度ＴＡ以上に制御できない場合には、ステップＳ１０２５に進み、前記可変圧縮比機構３１により圧縮比を増大変化させて圧縮端温度を増大制御する。

一方、前記最大排気還流量以下の範囲内で排気還流量を増やすことで、圧縮端温度Ｔを下限目標圧縮端温度ＴＡ以上に制御できる場合には、ステップＳ１０２２へ進む。

ステップＳ１０２５では、圧縮端温度Ｔを目標圧縮端温度に制御するため前記可変圧縮比機構３１により圧縮比を変更する。

圧縮比εの目標値は次式に基づいて算出される。

ε=（Ｔ／Ｔ０）^1/(n-1)
上式で、Ｔは目標圧縮端温度、Ｔ０は圧縮前筒内温度、ｎはポリトロープ指数である。

ここで、目標圧縮端温度Ｔは、前記下限目標圧縮端温度ＴＡと上限目標圧縮端温度ＴＢとの間の値、例えば、両者の中間値である。

圧縮前筒内温度Ｔ０は、吸気温度センサ２９の信号に基づいて求める。

ポリトロープ指数ｎは、ステップ１０１９で求めた吸入ガスの酸素濃度ＤＯ２ｉｎｔに基づいて、図２９のマップにより求める。

ステップＳ１０２２では、ステップＳ１０１８で決定した上限目標圧縮端温度ＴＢとステップＳ１０１９で検出した圧縮端温度Ｔとを比較する。

ＴＢ≧Ｔの場合は、圧縮端温度Ｔが要求範囲内に制御されていることになるから、そのまま本ルーチンを終了させる。

一方、ＴＢ≦Ｔであった場合は、ステップＳ１０２６に進む。

ステップＳ１０２６では、ステップＳ１０１９で検出された圧縮端温度Ｔが上限目標圧縮端温度ＴＢよりも高いので、上限目標圧縮端温度ＴＢよりも低くなるように、排気還流量（ＥＧＲ量）を減らして吸気温を低下させる制御を行う。

尚、排気還流量を減らすことで、空気過剰率が大きくなる（リーンになる）ため、排気還流量を減らす制御と並行して、目標空気過剰率を維持すべく吸入新気量を減らす制御（吸気絞り弁の閉制御，過給圧減少制御）が行われ、これによっても圧縮端温度の低下が図られる。

但し、排気還流量を大きく減らすと、予混合燃焼割合が減ってしまうなどの問題が生じるので、排気還流量の減少補正に制限を設けるため、最小排気還流量をエンジン回転数及び負荷に基づいてマップから決定する。

尚、前記最小排気還流量のマップは、エンジン回転数及び負荷と最小排気還流量との関係を２次元マップ化したものであり、予めＥＣＵ２５のＲＯＭに記憶しておく。

前記最小排気還流量は、失火が生じない排気還流量を、エンジン１での実験結果などから、エンジンの運転状態に応じて求められる。

ステップＳ１０２７では、排気還流量を前記最小排気還流量以上の範囲で制御することで圧縮端温度Ｔを上限目標圧縮端温度ＴＢ以下に制御することが可能であるか否かを判別する。

そして、排気還流量が最小排気還流量に達した状態でも、圧縮端温度Ｔが上限目標圧縮端温度ＴＢよりも高い場合は、ステップＳ１０２５に進み、可変圧縮比機構３１により圧縮比を減少制御することで圧縮端温度の低下を図る。

一方、排気還流量が最小排気還流量に達する前に、ＴＢ≧Ｔになった場合は、そのまま本ルーチンを終了させる。

尚、前記可変圧縮比機構３１を用いて圧縮比を変更する以外に、可変バルブタイミング装置を用い、バルブタイミングを変更することで、圧縮比を変更することも可能である。

実施形態における内燃機関の燃焼制御装置のシステム構成図。実施形態における分割リタード燃焼（再生用の燃焼モード）の噴射パターン及び燃焼パターンを示す図。実施形態における分割リタード燃焼の主燃焼時期に対する排気ガスの状態を示す図。実施形態における分割リタード燃焼の主燃焼のための噴射時期の特性を示す図。実施形態における分割リタード燃焼の噴射パターン及び燃焼パターンを示す図。実施形態における再生制御のメインルーチンを示すフローチャート。実施形態におけるＤＰＦ再生処理を示すフローチャート。実施形態における硫黄被毒解除処理を示すフローチャート。実施形態におけるリッチスパイク処理を示すフローチャート。実施形態における溶損防止モードを示すフローチャート。実施形態におけるＤＰＦ再生要求時の再生処理の決定を示すフローチャート。実施形態における硫黄被毒解除要求時の再生処理の決定を示すフローチャート。実施形態におけるＤＰＦ再生要求の設定を示すフローチャート。実施形態における硫黄被毒解除要求の設定を示すフローチャート。実施形態におけるリッチスパイク要求の設定を示すフローチャート。実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒の活性化を促進する制御を示すフローチャート。実施形態における燃焼モードの切り替え制御を示すフローチャート。実施形態における分割リタード燃焼の予備燃焼のための目標噴射量の特性を示す図。実施形態における分割リタード燃焼の予備燃焼のための目標噴射時期の特性を示す図。実施形態における分割リタード燃焼の主燃焼のための噴射時期とトルク補正係数との相関を示す図。実施形態における微粒子ＰＭ堆積量とＤＰＦ再生時の目標空燃比との相関を示す図。実施形態における分割リタード燃焼の目標空燃比と主燃焼用噴射量の補正係数との相関を示す図。実施形態におけるリッチスパイクにおける目標吸入空気量の特性を示す図。実施形態における圧縮端温度制御を示すフローチャート。実施形態における圧縮端温度制御を示すフローチャート。実施形態におけるセタン価と下限目標圧縮端温度の補正係数Ｔａ１との相関を示す線図。実施形態におけるセタン価と上限目標圧縮端温度の補正係数Ｔｂ１との相関を示す線図。実施形態における空気過剰率λと下限目標圧縮端温度の補正係数Ｔａ２との相関を示す線図。実施形態における吸入ガスの酸素濃度とポリトロープ指数との相関を示す線図。実施形態における可変圧縮比機構を示す斜視図。

符号の説明

１…エンジン，２…吸気通路，６…吸気絞り弁，８…燃料噴射ポンプ，９…コモンレール，１０…燃料噴射弁，１１…排気還流通路，１２…排気通路，１３…ＮＯｘトラップ触媒，１４…ＤＰＦ，１６…空燃比センサ，１７…排気圧力センサ，１９…排気還流制御弁，２０…クランク角センサ，２１…アクセル開度センサ，２２…触媒温度センサ，２３…ＤＰＦ温度センサ，２４…燃料圧力センサ，２５…ＥＣＵ，２６…吸気圧力センサ，２８…燃料温度センサ，２９…吸気温度センサ，３１…可変圧縮比機構

Claims

少なくとも上死点近傍で１回行われる予備燃焼と、該予備燃焼が全て終了した後に開始され主トルクを発生させる主燃焼とからなる燃焼モードでの運転を行う構成であって、
前記燃焼モードによる運転時に、圧縮端温度の目標値を設定すると共に、実際の圧縮端温度を検知し、前記実際の圧縮端温度を前記目標値に制御することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
前記内燃機関の排気系に排気浄化装置を備え、前記排気浄化装置の状態に基づいて排気温度の上昇要求及び／又は理論空燃比以下のリッチ運転要求があったときに、通常燃焼モードから前記燃焼モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
前記圧縮端温度の目標値の下限値が、前記予備燃焼のために噴射された燃料が上死点の近傍で着火できる温度に設定され、前記圧縮端温度の目標値の上限値が、前記主燃焼によるスモークの発生量が所定量を超えない温度に設定されることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃焼制御装置。
前記圧縮端温度の目標値を、機関回転速度と機関負荷に応じて設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
前記圧縮端温度の目標値を、空気過剰率に応じて設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
前記圧縮端温度の目標値を、燃料の性状に応じて設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
前記内燃機関の吸入新気量及び／又は排気還流量を制御することにより、前記実際の圧縮端温度を前記目標値に制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
前記内燃機関が可変圧縮比機構を備え、該可変圧縮比機構によって圧縮比を制御することにより、前記実際の圧縮端温度を前記目標値に制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
前記予備燃焼の燃焼開始時期と前記主燃焼の燃焼開始時期との間隔を、クランク角度で２０°以上に制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
前記主燃焼の終了時期を、圧縮上死点からクランク角度で５０°以降に制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。