JP2005090344A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】爆発行程の間隔が不等間隔で生じる多気筒内燃機関においても、内燃機関に生じる振動や音を低減することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】不等間隔で生じる爆発行程の間隔の内、間隔が長い期間に行われるポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量が、他の期間に行われるポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量よりも大きくなるようにポスト噴射をすることで、各期間におけるクランク軸角速度の変動の差を小さくすることができる。これにより、内燃機関の振動や音を低減することができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、爆発行程が不等間隔で生じる多気筒の内燃機関に生じる振動や音を抑制するように内燃機関への燃料の供給タイミングあるいは供給量を制御するものに関するものである。

多種多様な多気筒の内燃機関の中には、爆発の時間間隔が不等間隔であるものが存在する。例えば、特許文献１に記載の内燃機関では、２つの気筒がバンク角９０度を有するようにＶ型に配置されたＶ型２気筒機関であって、同一のクランクピンに２気筒用のコンロッドが連結されており、第１気筒が爆発行程で爆発した後、クランク軸が約２７０度（３６０度−９０度）回転したときに、第２気筒は爆発行程となり爆発し、また、第２気筒が爆発行程で爆発した後、クランク軸が約４５０度（３６０度＋９０度）回転したとき、第１気筒が爆発行程となり爆発するように構成されている。

そのため、このように構成された内燃機関は、第１気筒の爆発行程開始から第２気筒の爆発行程開始までの間隔が、クランク軸回転角度にして２７０度であるのに対して、第２気筒の爆発行程開始から第１気筒の爆発行程開始までの間隔が４５０度であり、第１気筒の爆発行程開始から第２気筒の爆発行程開始までの間隔が、第２気筒の爆発行程開始から第１気筒の爆発行程開始までの間隔と異なる不等間隔となる。
特許第２９１５２９３号公報 特開２００３−８３１３９号公報 特開２００２−２３５５８９号公報

上述した爆発行程が不等間隔で生じる内燃機関においては、ピストンの摺動摩擦抵抗等により、爆発行程の間隔が長い第２気筒の爆発行程開始から第１気筒の爆発行程開始までの期間のクランク軸角速度の変動が、爆発行程間の間隔が短い第１気筒の爆発行程開始から第２気筒の爆発行程開始までの期間のクランク軸角速度の変動よりも大きくなりがちである。そのため、爆発行程が等間隔で生じる内燃機関と比べると振動や音が大きくなるおそれがある。

また、２気筒より気筒数が多い内燃機関よりもクランク軸１回転あたりの爆発回数も少なくなる。そのため、クランク軸角速度の変動が、２気筒より気筒数が多い内燃機関よりも大きくなるので、振動や音が大きくなるおそれがある。

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、爆発行程の間隔が不等間隔で生じる多気筒内燃機関においても、内燃機関に生じる振動や音を低減することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、爆発行程が不等間隔で生じる多気筒の内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、爆発行程で燃料を噴射するポスト噴射をするように前記燃料噴射手段を制御するポスト噴射制御手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、前記ポスト噴射制御手段は、前記不等間隔で生じる爆発行程の間隔の内、間隔が長い期間に行われるポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量が、他の期間に行われるポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量よりも大きくなるように前記ポスト噴射を
するべく前記燃料噴射手段を制御することを特徴とする。

ここで、ポスト噴射とは、吸気行程あるいは圧縮行程又は爆発行程においてピストンが上死点付近に位置する間に燃料を噴射するメイン噴射をした後に、爆発行程で燃料を噴射することをいう。

また、爆発行程が不等間隔で生じる多気筒内燃機関としては、２つの気筒がクランク軸回転方向に角度を有して備えられ、同一のクランクピンに２つのコンロッドが連結された２気筒の内燃機関であることを例示することができる。

また、前記内燃機関は、２つの気筒がクランク軸回転方向に略９０度の角度を有する等の、２つの気筒がＶ字型に備えられたＶ型２気筒の内燃機関、あるいは、２つの気筒がクランク軸回転方向に略１８０度の角度を有する水平対向の内燃機関であり、クランク軸が７２０度回転する間に異なる２種類の爆発行程の間隔が生じる内燃機関であることを例示することができる。

このような爆発行程が不等間隔で生じる多気筒の内燃機関においては、ピストンの摺動摩擦抵抗等により、多気筒の内の一の気筒の爆発行程開始から当該一の気筒の次に爆発行程を迎える気筒の爆発行程開始までの期間、例えば上述したＶ型２気筒の内燃機関の爆発行程の間隔が長い第２気筒の爆発行程開始から第１気筒の爆発行程開始までの期間におけるクランク軸角速度の変動が、他の期間、例えば上述したＶ型２気筒の内燃機関の爆発行程の間隔が短い第１気筒の爆発行程開始から第２気筒の爆発行程開始までの期間におけるクランク軸角速度の変動よりも大きくなりがちである。その結果、当該内燃機関の振動が大きくなるおそれがある。

このように爆発行程の間隔が長くなるのに応じて、クランク軸角速度の変動が大きくなるので、ポスト噴射制御手段が、爆発行程の間隔が長い期間に行われるポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量が、他の期間に行われるポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量よりも大きくなるようにポスト噴射をするべく燃料噴射手段を制御することで、各期間におけるクランク軸角速度の変動の差を小さくすることができる。これにより、クランク軸角速度の変動に起因して発生する振動や音を低減させることができる。

なお、前記ポスト噴射制御手段は、前記爆発行程の間隔が長い期間に行われるポスト噴射における噴射燃料量を、他の期間に行われるポスト噴射における噴射燃料量よりも多くしてポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量を大きくすることが好適である。燃焼する燃料が増加するとその分クランク軸角速度が上昇することに着目したものである。

また、ポスト噴射制御手段は、前記爆発行程の間隔が長い期間に行われるポスト噴射における燃料噴射時期を、他の期間に行われるポスト噴射における燃料噴射時期よりも進角することでポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量を大きくすることが好適である。燃料を噴射する時期を進角すると、その分爆発行程で噴射した燃料の内、クランク軸角速度を上昇させるのに寄与する燃料の割合が増加することに着目したものである。

また、前記ポスト噴射制御手段は、前記爆発行程の間隔が長い期間に行われるポスト噴射における噴射燃料量を、他の期間に行われるポスト噴射における噴射燃料量よりも多くするとともに、前記爆発行程の間隔が長い期間に行われるポスト噴射における燃料噴射時期を、他の期間に行われるポスト噴射における燃料噴射時期よりも進角することでポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量を大きくすることが好適である。

また、前記ポスト噴射制御手段は、前記内燃機関の排気通路に備えられた排気浄化装置
を昇温する必要があるときに前記ポスト噴射をするべく前記燃料噴射手段を制御することが好適である。

ポスト噴射すると、爆発行程中に噴射された燃料の内クランク軸角速度を上昇させるのに寄与する燃料以外の燃料が、未燃燃料として内燃機関の排気通路に備えられた排気浄化装置、例えばＮＯｘ触媒に流入し、当該触媒上で酸化反応を起こし、その反応熱で当該触媒の温度を上昇させることができる。

ゆえに、ポスト噴射制御手段が、排気浄化装置を昇温する必要があるときにポスト噴射をするように燃料噴射手段を制御することで、クランク軸角速度の変動の大きさに起因して発生する振動や音を低減させることができるとともに、燃費よく排気浄化装置を昇温することができる。

以上説明したように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、爆発行程の間隔が不等間隔である多気筒内燃機関においても、内燃機関に生じる振動や音を低減することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この最良の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は、バンク角略９０度の２つの気筒２を有するＶ型２気筒の水冷式の４サイクル・ディーゼル機関であり、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。燃料噴射弁３は、各気筒共通のコモンレール４に接続されており、燃料噴射弁３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、コモンレール４内の燃料が各気筒♯１，♯２の燃焼室内へ噴射されるようになっている。コモンレール４は燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。

前記内燃機関１には、吸気通路７が接続されており、この吸気通路７はエアクリーナ８に接続されている。当該エアクリーナ８より下流の吸気通路７には、当該吸気通路７内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ９が取り付けられている。

また、吸気通路７における前記エアフローメータ９より下流の部位には、遠心過給機１０のコンプレッサハウジング１０ａが設けられており、コンプレッサハウジング１０ａより下流の吸気通路７には、インタークーラ（図示省略）が取り付けられている。更にインタークーラより下流の吸気通路７には、当該吸気通路７内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１１が設けられ、この吸気絞り弁１１には、吸気絞り用アクチュエータ１２が取り付けられている。

また、内燃機関１には、排気通路１３が接続され、この排気通路１３は、下流にて図示しないマフラーと接続されている。そして、当該排気通路１３の途中には、遠心過給機１０のタービンハウジング１０ｂが配置されている。前記排気通路１３における前記タービンハウジング１０ｂより下流の部位には、排気ガス中の成分を浄化するための排気浄化装置としての排気浄化触媒１４が配置されている。

この排気浄化触媒１４より下流の排気通路１３には、当該排気通路１３内を流通する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ１５と、当該排気通路１３内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ（図示省略）とが取り付けられている。

また、内燃機関１には出力軸（クランク軸）の回転位相を検出するクランクポジションセンサ１６が設けられている。このクランクポジションセンサ１６は、本実施の形態では、内燃機関１のカム軸近傍に配置され、クランク軸回転角度に換算して７２０度毎に基準パルスを出力する基準パルスセンサ（図示省略）と、内燃機関1 のクランク軸近傍に配置され所定クランク回転角度毎（例えば１０度毎）にクランク角パルスを発生するクランク軸回転角センサ（図示省略）との２つのセンサを備えている。この基準パルスとクランク角パルスとは後述するＥＣＵ１７に入力され、ＥＣＵ１７は、一定時間毎にクランク角パルス信号の周波数からクランク軸の回転数（以下、「機関回転数」という。）を算出するとともに、基準パルス入力後のクランク角パルス数からクランク軸の回転角度を算出する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、当該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１７が併設されている。このＥＣＵ１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどからなる算術論理演算回路である。

ＥＣＵ１７には、前述したエアフローメータ９，空燃比センサ１５，クランクポジションセンサ１６や、内燃機関１を搭載した車両の室内に取り付けられた図示しないアクセルポジションセンサ等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ１７に入力されるようになっている。

一方、ＥＣＵ１７には、燃料噴射弁３，吸気絞り用アクチュエータ１２等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ１７が燃料噴射弁３，吸気絞り用アクチュエータ１２等を制御することが可能になっている。

例えば、ピストンが圧縮上死点付近に位置する間に気筒内に燃料を噴射するメイン燃料噴射の制御について説明すると、基本ルーチンにおいてＥＣＵ１７が入力した各種信号やＥＣＵ１７が演算して得られた各種制御値は、当該ＥＣＵ１７のＲＡＭに一時的に記憶される。そして、ＥＣＵ１７は、各種センサやスイッチからの信号の入力、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサ１６からのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理において、ＲＡＭから各種制御値を読み出し、それら制御値に従って燃料噴射弁３を制御する。

具体的には、メイン燃料噴射量制御処理が開始されると、機関回転数、アクセル開度等がＥＣＵ１７のＲＡＭ内に設けられた作業領域に読み込まれ、マップに基づいて、機関回転数及びアクセル開度からメイン燃料噴射量が算出される。その後、メイン燃料噴射量及びコモンレール４内の燃圧に基づいて、燃料噴射タイミングに該当する気筒に設けられた燃料噴射弁３における開弁時間が制御される。そして、メイン燃料噴射量に相当する燃料量が該当する気筒の燃焼室内に噴射されて燃焼される。

また本実施の形態においては、排気浄化触媒１４を活性化させるために、あるいは排気浄化触媒１４の活性状態を維持するために、上記メイン燃料噴射に加えて、爆発行程中に気筒内に燃料を副次的に噴射するポスト噴射を行う。このポスト噴射を実行することにより、爆発行程中に噴射された燃料の一部が未燃燃料（ＨＣ）としてＮＯｘ触媒に流入し、該触媒上で酸化反応を起こし、その反応熱で触媒の温度が上昇する

また、このポスト噴射をすると、噴射された燃料の内の一部は気筒内で燃焼して機関出力（トルク）に変換され、クランク軸角速度が速くなる。ただし、ポスト噴射の時期によっては、噴射された燃料の内、トルクに変換される割合が変化する。

具体的には、ポスト噴射量が一定である場合に、ポスト噴射する時期は圧縮上死点からのクランク軸回転角度の間隔が大きいほどメイン噴射された燃料の燃焼の影響を受け難く、ポスト噴射された燃料の内、燃焼してトルクに変換される割合が小さくなり、未燃ＨＣとなって排出される割合が多くなる。逆に、ポスト噴射する時期が圧縮上死点からのクランク軸回転角度の間隔が小さくなるほどメイン噴射された燃料の燃焼の影響を受け易く、ポスト噴射された燃料の内、燃焼してトルクに変換される割合が多くなり、未燃ＨＣとなって排出される割合が少なくなる。

また、ポスト噴射の時期が一定である場合に、ポスト噴射量を多くすると、燃焼してトルクに変換される燃料量が多くなるとともに、未燃ＨＣとなって排出される燃料量も多くなる。

ここで、本実施の形態に適用される内燃機関１は、バンク角略９０度の２つの気筒２を有するＶ型２気筒の内燃機関であり、その部分断面図を示したのが、図２である。本図は、右側の気筒（第１気筒：＃１）における上死点後クランク軸回転角度９０度の状態を示したものである。本図に示すように、クランク軸２１の１個のクランクピン２１ａに２気筒用の２個のコンロッド２２が連結されており、かかる状態は、左側の気筒（第２気筒：＃２）における上死点後クランク軸回転角度１８０度の状態を示したものでもある。

そして、内燃機関１は、第１気筒の圧縮上死点を、クランク軸回転角度の０度基準とすると、第２気筒は、クランク軸回転角度２７０度で圧縮上死点となるように設定されている。つまり、爆発行程間の間隔としては、第１と第２との間が約２７０度、第２と第１との間が約４５０度の不等間隔であり、このことは、メイン噴射による混合気の燃焼により爆発が生じる間隔も第１と第２との間が約２７０度、第２と第１との間が約４５０度であることをも意味している。

このように構成された内燃機関１においては、混合気の爆発力によりピストン２３を往復運動させ、この往復運動をコンロッド２２がクランク軸２１の回転運動に変えるので、爆発行程の間隔が長い、第２気筒の爆発行程開始から第１気筒の爆発行程が開始するまでの期間のクランク軸角速度の変動が、図３に示すように、爆発行程間の間隔の短い、第１気筒の爆発行程開始から第２気筒の爆発行程が開始するまでの期間のクランク軸角速度の変動よりも大きくなるおそれがある。そして、これが内燃機関を使用する運転者等が不快に思う振動や音となるおそれがある。

そこで、本実施の形態においては、上述したポスト噴射をする際には、クランク軸角速度の変動を低減するように以下のようなポスト噴射制御を実行する。

[ポスト噴射制御の第１の実施例]
本実施例の概略としては、第２気筒においてのみポスト噴射をするものである。このように第２気筒においてのみポスト噴射をすると、ポスト噴射された燃料の内、一部はトルクに変換されクランク軸角速度が大きくなり、爆発行程間の間隔が長い、第２気筒の爆発行程から第１気筒の爆発行程が開始するまでの期間のクランク軸角速度の変動が、爆発行程間の間隔の短い、第１気筒の爆発行程から第２気筒の爆発行程が開始するまでの期間のクランク軸角速度の変動に対して過剰に大きくならないようになる（図４参照）。

次に、具体的に、ポスト噴射制御の第１の実施例に係る制御ルーチンを図５に示すフローチャート図に沿って説明する。

本制御ルーチンは、予めＥＣＵ１７のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、一定時間の経過、或いはクランクポジションセンサ１６からのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵ１７が実行するルーチンである。

本制御ルーチンでは、ＥＣＵ１７は、先ず、ステップ（以下「Ｓ」と示す。）１０１において、排気浄化触媒１４の温度を読込む。基本ルーチンにおいて、排気浄化触媒１４に備えられて当該触媒の温度に対応した電気信号を出力する触媒温度センサ（図示省略）の出力値がＥＣＵ１７のＲＡＭに一時的に記憶されている。本ステップではこれを読込むものである。なお、触媒温度センサにて直に触媒の温度を検出しない場合は、触媒の上流あるいは下流に備えられた排気温度センサからの出力値を読込んでもよい。

その後Ｓ１０２に進み、排気浄化触媒１４を活性化させるために、あるいは排気浄化触媒１４の活性状態を維持するために必要な未燃ＨＣ量（ＨＣｔｒｇ）を推定する。これは、経験則により導き出された触媒の温度とＨＣｔｒｇとの相関関係を示すマップと、Ｓ１０１にて読込んだ触媒１４の温度に基づいて推定するものである。

その後Ｓ１０３に進み、ポスト噴射を実行することが可能であるか否かを判別する。これは、例えば、触媒１４の温度が極低温である場合にポスト噴射をすると未燃ＨＣがそのまま触媒１４に付着するＨＣ被毒を生じさせてしまう等、ポスト噴射をすることが可能であるか否かは触媒１４の温度に依るので、Ｓ１０１にて読込んだ触媒１４の温度に基づいて判別するものである。そして、ポスト噴射実行可能と判別された場合はステップ１０４へ進み、可能でないと判別された場合は本ルーチンの実行を終了する。

Ｓ１０４においては、機関回転数Ｎｅとメイン燃料噴射量Ｑを読込む。これは、基本ルーチンにおいてＥＣＵ１７のＲＡＭに一時的に記憶された値を読込むものである。

その後Ｓ１０５へ進み、ポスト噴射を実行する範囲であるか否かを判別する。例えば、内燃機関１が高負荷運転状態である場合など排気温度が高温である場合にポスト噴射をすると、触媒１４の温度が過剰に昇温してしまう。そこで、予めポスト噴射を実行可能な範囲を定めておき、Ｓ１０４にて読込んだ機関回転数Ｎｅとメイン噴射量Ｑを基に、かかる範囲内であるか否かを判別するものである。そして、ポスト噴射実行可能範囲であると判別された場合はＳ１０６へ進み、実行可能範囲でないと判別された場合は本ルーチンの実行を終了する。

Ｓ１０６においては、クランク軸回転角度７２０度間のクランク軸の回転変動量を算出する。これは、クランク軸回転角度７２０度間の最大機関回転数（最大クランク軸角速度）と最小機関回転数（最小クランク軸角速度）の差より算出するものである。なお、図３に示すように、基本的には最大機関回転数は第２気筒の爆発行程（約クランク軸回転角度３６０度）に生じ、最小機関回転数は第１気筒の爆発行程開始前（約クランク軸回転角度７２０度）に生じる。

その後Ｓ１０７へ進み、クランク軸の回転変動量を小さくするために、第２気筒でのポスト噴射により必要となるトルク（Ｔｒｅｑ）を算出する。これは、Ｓ１０６で算出したクランク軸の回転変動量を基に当該回転変動量を小さくするために第２気筒でのポスト噴射により必要となるトルクを予め作成されたマップに基づいて算出するものである。

その後Ｓ１０８へ進み、第２気筒のポスト噴射時期（Ａｐｉｎｊ）を決定する。基本的
にはこの噴射時期（Ａｐｉｎｊ）は予め定められた所定時期に固定するものであるが、ポスト噴射の時期によっては、噴射された燃料の内、未燃ＨＣとして排気浄化触媒１４に流入する量とトルクに変換される量の割合が変化するので、Ｓ１０２にて推定した必要未燃ＨＣ量（ＨＣｔｒｇ）に応じて可変させてもよい。

その後Ｓ１０９へ進み、Ｓ１０８にて決定したポスト噴射時期（Ａｐｉｎｊ）で噴射された燃料の内、トルクに変換される割合（Ｒｔｒｎ）を算出する。上述したように、ポスト噴射の時期によっては、噴射された燃料の内、トルクに変換される割合が変化する。また、メイン噴射量Ｑ（負荷）や機関回転数Ｎｅに応じて燃焼室内の温度が変化するので、メイン噴射量Ｑや機関回転数Ｎｅによっても、噴射された燃料の内、トルクに変換される割合が変化する。そこで、これらの関係を予め経験により導き出してマップにしておく。そして、本ステップにおいては、当該マップとＳ１０４にて読込んだＱ及びＮｅ、Ｓ１０８にて決定したポスト噴射時期（Ａｐｉｎｊ）に基づき噴射された燃料の内、トルクに変換される割合（Ｒｔｒｎ）を算出する。

その後Ｓ１１０へ進み、必要ポスト噴射量（Ｑｐｓｔ）を算出する。これは、Ｓ１０７にて算出した必要トルク（Ｔｒｅｑ）をＳ１０９にて算出した変化割合（Ｒｔｒｎ）で割って算出するものである。

その後Ｓ１１１へ進み、第２気筒において、Ｓ１０８で決定した噴射時期（Ａｐｉｎｊ）にＳ１１０で算出したポスト噴射量（Ｑｐｓｔ）を噴射するようにセットする。これにより、ポスト噴射量（Ｑｐｓｔ）及びコモンレール４内の燃圧に基づいて、噴射時期（Ａｐｉｎｊ）からの燃料噴射弁３の開弁時間が制御され、ポスト噴射される。

このようにして、ポスト噴射する時期及び噴射量を制御することにより、本実施の形態に係る内燃機関１のような爆発行程の間隔が不等間隔で生じる内燃機関においても、クランク軸の回転変動を小さくすることができ、内燃機関の振動や音を低減することができる。

[ポスト噴射制御の第２の実施例]
ポスト噴射制御の第１の実施例においては、爆発行程の間隔が長く、クランク軸の回転変動が大きくなる第２気筒の爆発行程開始から第１気筒の爆発行程が開始するまでの期間のクランク軸の回転変動を小さくすべく第２気筒においてのみポスト噴射していたが、本実施例においては、第１気筒においてもポスト噴射をするようにし、爆発行程間の間隔が短い、第１気筒の爆発行程開始から第２気筒の爆発行程が開始するまでの期間のクランク軸の回転変動をも小さくする。ただし、第１気筒と第２気筒で同じようなタイミング及び噴射量としても、爆発行程間の間隔が長い、第２気筒の爆発行程から第１気筒の爆発行程が開始するまでの期間のクランク軸角速度の変動が、爆発行程間の間隔の短い、第１気筒の爆発行程から第２気筒の爆発行程が開始するまでの期間のクランク軸角速度の変動に対して大きくなるので、第１気筒でのポスト噴射量に対して第２気筒でのポスト噴射量を多くする。

ポスト噴射量を多くする手法としては、燃料噴射弁３の開弁１回あたりの噴射量を多くすると、排気浄化触媒１４の温度が過剰に高くなるおそれがあるので、開弁回数を増やすものである。つまり、第１気筒でのポスト噴射のための燃料噴射弁３の開弁回数に対して第２気筒でのポスト噴射のための燃料噴射弁３の開弁回数を多くするものである。その結果、図６に示すようなクランク軸角速度の変動となり、クランク軸回転角度７２０度の全てにおいてクランク軸角速度の変動を低減することができる。

次に、具体的に、ポスト噴射制御の第２の実施例に係る制御ルーチンを図７に示すフロ
ーチャート図に沿って説明する。

本制御ルーチンは、予めＥＣＵ１７のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、一定時間の経過、或いはクランクポジションセンサ１６からのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵ１７が実行するルーチンである。

本制御ルーチンにおいて、Ｓ２０１からＳ２０６は、ポスト噴射制御の第１の実施例におけるＳ１０１からＳ１０６と同じなのでその説明は省略する。

Ｓ２０７においては、クランク軸の回転変動量を小さくするために、第１気筒でのポスト噴射により必要となるトルク（Ｔ１ｒｅｑ）及び第２気筒でのポスト噴射により必要となるトルク（Ｔ２ｒｅｑ）を算出する。これは、Ｓ２０６で算出したクランク軸の回転変動量を基に当該回転変動量を小さくするためにポスト噴射により必要となるトルクを予め作成されたマップに基づいて算出するものである。

その後Ｓ２０８へ進み、第１気筒でのポスト噴射開始時期（Ａ１ｐｉｎｊ）及び第２気筒でのポスト噴射開始時期（Ａ２ｐｉｎｊ）両方を決定する。その際、第１の実施例におけるＳ１０８と同様に、Ｓ２０２にて推定した必要未燃ＨＣ量に応じて可変させてもよいが、基本的には予め定められた時期に固定されるものである。ただし、第１気筒の圧縮上死点からポスト噴射開始時期（Ａ１ｐｉｎｊ）までのクランク軸回転角度と第２気筒の圧縮上死点からポスト噴射開始時期（Ａ２ｐｉｎｊ）までのクランク軸回転角度はともに同じにする。

Ｓ２０９においては、第２気筒におけるポスト噴射の分割回数（Ｎ２）、つまり燃料噴射弁３の開弁回数を算出する。これはＳ２０４にて読込んだメイン噴射量Ｑ及び機関回転数Ｎｅと予め作成されたマップに基づいて算出するものである。

その後Ｓ２１０へ進み、第２気筒の爆発行程において燃料噴射弁３を１回開弁することにより発生させるべきトルク（Ｔ２ｒｅｑｉ）を算出する。この算出手法としては、例えば、Ｓ２０７で算出した第２気筒でのポスト噴射により必要となるトルク（Ｔ２ｒｅｑ）をＳ２０９で算出した分割回数（Ｎ２）で割ることにより算出することを例示することができる。その他、Ｓ２０４にて読込んだメイン噴射量Ｑ及び機関回転数Ｎｅと予め作成されたマップに基づいて算出してもよい。

その後Ｓ２１１へ進み、カウンタＣ２をカウントＵＰする。なお、カウンタＣ２の初期値は「０」に設定されている。その後Ｓ２１２へ進み、カウンタＣ２が「ｉ」であるとして、燃料噴射弁３のｉ番目の開弁により噴射された燃料の内、トルクに変換される割合（Ｒ２ｔｒｎｉ）を算出する。算出手法は第１の実施例で述べたとおりである。

その後Ｓ２１３へ進み、燃料噴射弁３のｉ番目の開弁により噴射されるべき燃料量（Ｑ２ｐｓｔｉ）を算出する。これは、Ｓ２１０にて算出した必要トルク（Ｔ２ｒｅｑｉ）をＳ２１２にて算出した変化割合（Ｒ２ｔｒｎｉ）で割って算出するものである。

その後Ｓ２１４へ進み、カウンタＣ２がＮ２と等しいか否かを判別する。そして、等しい場合はＳ２１５へ進み、等しくない場合はＳ２１１以降の処理を再度実行する。つまり、Ｓ２０９で算出した分割回数（Ｎ２）分の各開弁１回あたりの噴射量を全て算出した後にＳ２１５へ進む。

Ｓ２１５においてカウンタＣ２を「０」にリセットした後、Ｓ２１６へ進み、第２気筒において、Ｓ２０８で決定した噴射時期（Ａ２ｐｉｎｊｉ）にＳ２１３で算出したポスト
噴射量（Ｑ２ｐｓｔｉ）を噴射するようにセットする。これにより、ポスト噴射量（Ｑ２ｐｓｔｉ）及びコモンレール４内の燃圧に基づいて、噴射時期（Ａ２ｐｉｎｊｉ）における燃料噴射弁３の開弁時間が制御され、ポスト噴射される。

Ｓ２１７においては、第１気筒におけるポスト噴射の分割回数（Ｎ１）、つまり燃料噴射弁３の開弁回数を算出する。これは予め作成されたマップとＳ２０４にて読込んだメイン噴射量Ｑ及び機関回転数Ｎｅに基づいて算出するものである。なお、Ｎ１はＮ２よりも少なくなるように設定されている。

その後のＳ２１８からＳ２２３は、上述したＳ２１０からＳ２１５が第２気筒におけるポスト噴射をセットするためのステップであるのに対して、第１気筒におけるポスト噴射をセットするためのステップであり、ステップ毎に各々同じであるのでその詳細な説明は省略する。

Ｓ２２４へ進み、第１気筒において、Ｓ２０８で決定した噴射時期（Ａ１ｐｉｎｊｉ）にＳ２２１で算出したポスト噴射量（Ｑ１ｐｓｔｉ）を噴射するようにセットする。これにより、ポスト噴射量（Ｑ１ｐｓｔｉ）及びコモンレール４内の燃圧に基づいて、噴射時期（Ａ１ｐｉｎｊｉ）における燃料噴射弁３の開弁時間が制御され、ポスト噴射される。

このように、第２気筒のみならず第１気筒においてもポスト噴射するようにし、そのポスト噴射する時期及び噴射量を制御することにより、本実施の形態に係る内燃機関１のような爆発行程間の間隔が不等間隔で生じる内燃機関においても、クランク軸の回転変動を小さくすることができ、内燃機関の振動や音を低減することができる。

なお、上述したポスト噴射制御の第２の実施例においては、第１気筒に対して第２気筒におけるポスト噴射量を多くするにあたって、燃料噴射弁３の開弁回数を多くするようにしているが、排気浄化触媒１４の温度が過剰に上昇しなければ、単に開弁回数を１回にして、その開弁時間を第１気筒に対して第２気筒を長くするようにしてもよい。かかる場合、上記図７のフローチャートにおいて、Ｎ１、Ｎ２はともに「１」と設定されて適用される。

[ポスト噴射制御の第３の実施例]
ポスト噴射制御の第２の実施例においては、第１気筒及び第２気筒においてポスト噴射をするようにしてクランク軸回転角度７２０度の全てにおいてクランク軸角速度の変動を低減するとともに、第２気筒でのポスト噴射量を第１気筒でのポスト噴射量より多くすることで、爆発行程間の間隔が長い、第２気筒の爆発行程から第１気筒の爆発行程が開始するまでの期間のクランク軸角速度の変動が、爆発行程間の間隔の短い、第１気筒の爆発行程から第２気筒の爆発行程が開始するまでの期間のクランク軸角速度の変動に対して過剰に大きくならないようにしているが、本実施例においては、ポスト噴射開始時期を変更するものである。

すなわち、上述したように、ポスト噴射量が一定である場合に、ポスト噴射する時期は圧縮上死点からのクランク軸回転角度の間隔が大きいほど、ポスト噴射された燃料の内、燃焼してトルクに変換される割合が小さくなり、逆に、ポスト噴射する時期が圧縮上死点からのクランク軸回転角度の間隔が小さくなるほど、ポスト噴射された燃料の内、燃焼してトルクに変換される割合が多くなる。そこで、本実施例においては、第２気筒でのポスト噴射時期を第１気筒でのポスト噴射時期より進角させるようにする。このようにすることで、図８に示すようなクランク軸角速度の変動となり、爆発行程間の間隔が長い、第２気筒の爆発行程から第１気筒の爆発行程が開始するまでの期間のクランク軸角速度の変動が、爆発行程間の間隔の短い、第１気筒の爆発行程から第２気筒の爆発行程が開始するま
での期間のクランク軸角速度の変動に対して過剰に大きくならない。

次に、具体的に、ポスト噴射制御の第３の実施例に係る制御ルーチンを図９に示すフローチャート図に沿って説明する。

本制御ルーチンは、予めＥＣＵ１７のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、一定時間の経過、或いはクランクポジションセンサ１６からのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵ１７が実行するルーチンである。

本制御ルーチンにおいて、Ｓ３０１からＳ３０７は、ポスト噴射制御の第２の実施例におけるＳ２０１からＳ２０７と同じなのでその説明は省略する。

また、Ｓ３０８においては第２気筒でのポスト噴射開始時期（Ａ２ｐｉｎｊ）を決定するものである。その際、第１の実施例におけるＳ１０８と同様に、Ｓ２０２にて推定した必要未燃ＨＣ量に応じて可変させてもよいが、基本的には予め定められた時期に固定される。

Ｓ３０９においては、Ｓ３０８にて決定した第２気筒のポスト噴射時期（Ａ２ｐｉｎｊ）で噴射された燃料の内、トルクに変換される割合（Ｒ２ｔｒｎ）を算出する。算出手法は上述した通りである。その後Ｓ３１０へ進み、第２気筒への必要ポスト噴射量（Ｑ２ｐｓｔ）を算出する。算出手法は上述した通りである。

その後Ｓ３１１へ進み、第２気筒において、Ｓ３０８で決定した噴射時期（Ａ２ｐｉｎｊ）にＳ３１０で算出したポスト噴射量（Ｑ２ｐｓｔ）を噴射するようにセットする。これにより、ポスト噴射量（Ｑ２ｐｓｔ）及びコモンレール４内の燃圧に基づいて、噴射時期（Ａ２ｐｉｎｊ）における燃料噴射弁３の開弁時間が制御され、ポスト噴射される。

その後Ｓ３１２へ進み、第１気筒でのポスト噴射開始時期（Ａ１ｐｉｎｊ）を決定するものである。これは、第２気筒における圧縮上死点からポスト噴射時期（Ａ２ｐｉｎｊ）までのクランク軸回転角度の間隔より、第１気筒における圧縮上死点からポスト噴射時期（Ａ１ｐｉｎｊ）までのクランク軸回転角度の間隔が大きくなるように、つまり第２気筒でのポスト噴射時期（Ａ１ｐｉｎｊ）に対して遅角するように決定されるものである。その際、第１の実施例におけるＳ１０８と同様に、Ｓ３０２にて推定した必要未燃ＨＣ量に応じて可変させてもよいが、基本的には予め定められた所定の遅角量となるように固定するものである。

その後のＳ３１３とＳ３１４は、上述したＳ３０９とＳ３１０が第２気筒におけるポスト噴射をセットするためのステップであるのに対して、第１気筒におけるポスト噴射をセットするためのステップであり、ステップ毎に各々同じであるのでその詳細な説明は省略する。

その後Ｓ３１５へ進み、第１気筒において、Ｓ３１２で決定した噴射時期（Ａ１ｐｉｎｊ）にＳ３１４で算出したポスト噴射量（Ｑ１ｐｓｔ）を噴射するようにセットする。これにより、ポスト噴射量（Ｑ１ｐｓｔ）及びコモンレール４内の燃圧に基づいて、噴射時期（Ａ１ｐｉｎｊ）における燃料噴射弁３の開弁時間が制御され、ポスト噴射される。

このように、第２気筒のみならず第１気筒においてもポスト噴射するようにし、そのポスト噴射する時期及び噴射量を制御することにより、本実施の形態に係る内燃機関１のような爆発行程間の間隔が不等間隔で生じる内燃機関においても、クランク軸の回転変動を小さくすることができ、内燃機関の振動や音を低減することができる。

上記実施の形態において、ポスト噴射は、排気浄化触媒１４を活性化させるために、あるいは排気浄化触媒１４の活性状態を維持するために行うこととしているが、特にかかる場合に限定されるものではなく、上記触媒昇温処理とは無関係に、クランク軸角速度の変動を低減するためにのみポスト噴射を実行してもよい。

以上の実施の形態においては、内燃機関１として、爆発行程間の間隔が不等間隔であるバンク角９０度の２気筒の内燃機関を例示しているが、その他、爆発行程の間隔が不等間隔であれば、バンク角は９０度に限られるものでなく、また、気筒数も２気筒に限定されるものではない。

また、３気筒以上の内燃機関において、そのうちの少なくとも１つの気筒において燃料供給を行わない、いわゆる減筒運転が実施されることにより、爆発行程の間隔が不等間隔に生じる内燃機関にも適用することができる。かかる場合も、爆発行程の間隔が他の爆発行程の間隔よりも長くなる期間に爆発行程を迎える気筒においてのみポスト噴射することにより、あるいは当該気筒におけるポスト噴射量を他の気筒におけるポスト噴射量よりも多くする、あるいは当該気筒におけるポスト噴射時期を他の気筒におけるポスト噴射時期に対して進角させることによりクランク軸の回転変動が大きくなることを防止することができ、内燃機関の振動や音を低減することができる。

また、本実施の形態においては、内燃機関１として、ディーゼル機関を用いているが、内燃機関１がガソリン機関またはＬＰＧ機関である場合にも適用することができることはいうまでもない。

実施の形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 実施の形態に係る内燃機関の一部断面図である。 クランク軸回転角度とクランク軸角速度との関係を示す図である。 ポスト噴射制御の第１の実施例におけるクランク軸回転角度とクランク軸角速度との関係を示す図である。 ポスト噴射制御の第１の実施例に係る制御ルーチンのフローチャート図である。 ポスト噴射制御の第２の実施例におけるクランク軸回転角度とクランク軸角速度との関係を示す図である。 ポスト噴射制御の第２の実施例に係る制御ルーチンのフローチャート図の前段部である。 ポスト噴射制御の第２の実施例に係る制御ルーチンのフローチャート図の後段部である。 ポスト噴射制御の第３の実施例におけるクランク軸回転角度とクランク軸角速度との関係を示す図である。 ポスト噴射制御の第３の実施例に係る制御ルーチンのフローチャート図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 燃料噴射弁
４ コモンレール
５ 燃料供給管
６ 燃料ポンプ
７ 吸気通路
８ エアクリーナ
９ エアフローメータ
１０ 遠心過給機
１１ 吸気絞り弁
１２ 吸気絞り用アクチュエータ
１３ 排気通路
１４ 排気浄化触媒
１５ 空燃比センサ
１６ クランクポジションセンサ
１７ ＥＣＵ
２１ クランク軸
２２ コンロッド
２３ ピストン

Claims (5)

1. 爆発行程が不等間隔で生じる多気筒の内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
   爆発行程で燃料を噴射するポスト噴射をするように前記燃料噴射手段を制御するポスト噴射制御手段と、
   を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記ポスト噴射制御手段は、前記不等間隔で生じる爆発行程の間隔の内、間隔が長い期間に行われるポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量が、他の期間に行われるポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量よりも大きくなるように前記ポスト噴射をするべく前記燃料噴射手段を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記ポスト噴射制御手段は、前記爆発行程の間隔が長い期間に行われるポスト噴射における噴射燃料量を、他の期間に行われるポスト噴射における噴射燃料量よりも多くしてポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記ポスト噴射制御手段は、前記爆発行程の間隔が長い期間に行われるポスト噴射における燃料噴射時期を、他の期間に行われるポスト噴射における燃料噴射時期よりも進角することでポスト噴射によるクランク軸角速度の上昇量を大きくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記ポスト噴射制御手段は、前記内燃機関の排気通路に備えられた排気浄化装置を昇温する必要があるときに前記ポスト噴射をするように前記燃料噴射手段を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関は、２つの気筒が略９０度のＶ型に備えられ、クランク軸が７２０度回転する間に異なる２種類の爆発行程の間隔が生じるＶ型２気筒の内燃機関であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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