JP2005133596A - 内燃機関の排気浄化触媒昇温方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、酸化機能を有する排気浄化触媒を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化触媒昇温方法において、より好適に排気浄化触媒を昇温させることが可能な技術を提供することを課題とする。
【解決手段】 排気浄化触媒を昇温させるときに、吸気絞り弁の開度を第１の規定開度以上とする吸気絞り弁開弁工程と、ＥＧＲ弁の開度を小さくするＥＧＲ弁閉弁工程と、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくする吸気絞り弁閉弁工程と、主燃料噴射よりも後の時期であり且つ噴射された燃料が燃焼に供される時期に燃料噴射弁から燃料を噴射する早期ポスト噴射を実行すると共に、主燃料噴射での燃料噴射量を減量する燃料噴射制御工程と、をこの順序で行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒の昇温方法に関する。

内燃機関においては、該内燃機関から排出される排気を浄化するために、酸化機能を有する排気浄化触媒が排気通路に設けられている。

このような酸化機能を有する排気浄化触媒を備えた内燃機関において、排気浄化触媒を昇温させるときに、主燃料噴射を遅角させる第１の燃料噴射パターンと、排気行程上死点近傍の時期に副燃料噴射を行い且つ主燃料噴射を遅角させる第２の燃料噴射パターンと、主燃料噴射前および主燃料噴射後のそれぞれの時期に副燃料噴射を行い且つ主燃料噴射を遅角させる第３の燃料噴射パターンと、のいずれかを選択的に行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１７３４９８号公報 特開２００３−２７９９０号公報 特開２００３−８３１３９号公報 特開２００３−８３０３７号公報

酸化機能を有する排気浄化触媒を備えた内燃機関においては、排気浄化触媒を活性化させるために該排気浄化触媒を昇温させる必要がある。また、例えば、酸化機能を有する排気浄化触媒が排気中のＳＯｘを吸蔵する性質を有する場合、吸蔵されたＳＯｘを還元するために、活性温度であってもより高い温度にまで該排気浄化触媒を昇温させる必要がある。また、例えば、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）に、酸化機能を有する排気浄化触媒が担持されている場合、もしくは、酸化機能を有する排気浄化触媒の下流側にフィルタがさらに設けられている場合においても、フィルタに堆積したＰＭを酸化し除去するために、活性温度であってもより高い温度にまで該排気浄化触媒を昇温させる必要がある。

酸化機能を有する排気浄化触媒を昇温させる方法としては、上述したような、主燃料噴射に加え、該主燃料噴射とは異なる時期に副燃料噴射を行う方法があるが、このような燃料噴射の制御と共に、さらに、吸気絞り弁の開度を小さくしたり、また、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関ではＥＧＲ装置のＥＧＲ弁の開度を小さくしたりする制御を行うのが好ましい。しかしながら、内燃機関の燃焼モードを、排気浄化触媒を昇温させるための燃焼モードとした場合、上記のような副燃料噴射や吸気絞り弁およびＥＧＲ弁の開度制御の実行順序によっては、燃焼が不安定となったり、大気中に排出される排気の特性が悪化したりする虞がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、酸化機能を有する排気浄化触媒を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化触媒昇温方法において、より好適に排気浄化触媒を昇温させることが可能な技術を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
即ち、本発明は、内燃機関の排気浄化触媒を昇温させるときには、副燃料噴射や吸気絞り弁およびＥＧＲ弁の開度制御を、燃焼が不安定となることや大気中に排出される排気の
特性が悪化することが抑制される順序で実行するものである。

より詳しくは、本発明に係る第一の内燃機関の排気浄化触媒昇温方法は、
気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
吸入空気量を調整する吸気絞り弁と、
排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に設けられ該ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁と、を有するＥＧＲ装置と、
前記排気通路に設けられ、酸化機能を有する排気浄化触媒と、
を備えた内燃機関の排気浄化触媒昇温方法であって、
前記排気浄化触媒を昇温させるときに、
前記吸気絞り弁の開度を第１の規定開度以上とする吸気絞り弁開弁工程と、
前記ＥＧＲ弁の開度を小さくするＥＧＲ弁閉弁工程と、
前記吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくする吸気絞り弁閉弁工程と、
主燃料噴射よりも後の時期であり且つ噴射された燃料が燃焼に供される時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射する早期ポスト噴射を実行すると共に、前記主燃料噴射での燃料噴射量を減量する燃料噴射制御工程と、
をこの順序で行うことを特徴とする。

この第一の内燃機関の排気浄化触媒昇温方法では、内燃機関から排出される排気の温度を上昇させることで排気浄化触媒を昇温させる。そのため、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくし、且つ、主燃料噴射量の減量と早期ポスト噴射とを実行する。

ここでの主燃料噴射とは、圧縮行程上死点近傍の時期に燃料噴射弁から行われる燃料噴射である。また、ここでの早期ポスト噴射とは、主燃料噴射とは別に、該主燃料噴射よりも後の時期であり且つ噴射された燃料が燃焼に供される時期、即ち排気行程の初期に燃料噴射弁から行われる燃料噴射である。また、ここでの第２の規定開度とは、吸気絞り弁の開度を該第２の規定開度にまで小さくすると、主燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することで生成される既燃ガス全体での温度が上昇し、気筒内の温度が、早期ポスト噴射によって噴射される燃料が燃焼可能な温度となる開度であり、予め定められた開度である。尚、該第２の規定開度は、出来るだけ小さい開度であることが好ましい。

本発明によれば、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくし吸入空気量を減少させることによって気筒内にて生成される既燃ガス全体での温度を上昇させる。その結果、排気の温度を上昇させることが出来る。また、吸入空気量を減少させると共に、主燃料噴射量を減量し、その減量分の燃料を早期ポスト噴射によって噴射し燃焼させることで排気の温度をさらに上昇させることが出来る。

ここで、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくする前は、該開度を第２の規定開度にまで小さくした後と比べて、気筒内に流入する空気量が多く、主燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することで生成される既燃ガス全体での温度は低くなっている。そのため、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくする前に早期ポスト噴射を実行すると、気筒内の温度が低いために、該早期ポスト噴射によって噴射された燃料が十分に燃焼せず、未燃燃料成分の排出量が増加する虞がある。この第一の内燃機関の排気浄化触媒昇温方法が実行されるときは、排気浄化触媒が活性化していないため、未燃燃料成分の排出量が増加すると、大気中に排出される排気の特性が悪化する虞がある。

そこで、本発明では、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくした後に早期ポスト噴射を実行する。このような順序によれば、早期ポスト噴射が実行されるときには、気筒内の温度が高くなっているため、該早期ポスト噴射によって噴射される燃料は燃焼し易くなるっている。従って、未燃燃料成分の排出量の増加は抑制され、以て、大気中に排
出される排気の特性悪化を抑制することが出来る。

また、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくしたときに、ＥＧＲガス量が、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくする前と同量であると、吸気におけるＥＧＲ率（ＥＧＲガス量／（吸入空気量＋ＥＧＲガス量））が過剰に高くなり、スモークの発生量が増加する虞がある。

そこで、本発明では、ＥＧＲ弁の開度を小さくした後に吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくする。このような順序によれば、吸気におけるＥＧＲ率が過剰に高くなることが抑制される。従って、スモークの発生量増加を抑制することが出来る。以て、大気中に排出される排気の特性悪化を抑制することが出来る。尚、このとき、ＥＧＲ弁を全閉しても良い。

また、吸気絞り弁の開度が小さく吸入空気量が少ない状態でＥＧＲ弁の開度を小さくすると、気筒内の圧力が過剰に低下し燃焼が不安定となって失火したりする虞がある。

そこで、本発明では、吸気絞り弁の開度を第１の規定開度以上とした後にＥＧＲ弁の開度を小さくする。このような順序によれば、気筒内の圧力が過剰に低下することが抑制される。従って、燃焼が不安定となることが抑制され、以て失火を抑制することが出来る。

ここでの第１の規定開度とは、吸気絞り弁の開度を該第１の規定開度以上とした状態であればＥＧＲ弁の開度を小さくしても（ＥＧＲ弁を全閉にしても）、気筒内の圧力が過剰に低下することが抑制される開度であって、予め定められた開度である。尚、該第１の規定開度を吸気絞り弁全開時の開度としても良い。即ち、吸気絞り弁を全開とした後にＥＧＲ弁の開度を小さくしても良い。

以上説明したように、本発明に係る第一の内燃機関の排気浄化触媒昇温方法によれば、燃焼が不安定となったり、大気中に排出される排気の特性が悪化したりすることを抑制しつつ、排気の温度を上昇させることが出来、以て排気浄化触媒を昇温させることが出来る。

尚、本発明においては、吸気絞り弁開弁工程とＥＧＲ弁開弁工程と吸気絞り弁閉弁工程と燃料噴射制御工程との全てが、内燃機関の燃焼サイクルにおける１サイクル中に行われなくても良い。

本発明では、以下の手段を採用しても良い。
即ち、本発明に係る第二の内燃機関の排気浄化触媒昇温方法は、
気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
吸入空気量を調整する吸気絞り弁と、
排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に設けられ該ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁と、を有するＥＧＲ装置と、
前記排気通路に設けられ、酸化機能を有する排気浄化触媒と、
を備えた内燃機関の排気浄化触媒昇温方法であって、
前記排気浄化触媒が活性化した後、該排気浄化触媒を昇温させるときに、
前記吸気絞り弁の開度を第１の規定開度以上とする吸気絞り弁開弁工程と、
前記ＥＧＲ弁の開度を小さくするＥＧＲ弁閉弁工程と、
主燃料噴射に加え、排気行程上死点近傍の時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射するビゴム噴射を実行するビゴム噴射工程と、
前記吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくする吸気絞り弁閉弁工程と、
をこの順序で行い、さらに、
前記主燃料噴射よりも後の時期であり且つ噴射された燃料のうち燃焼に供される割合が小さい時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射する遅角ポスト噴射を実行するポスト噴射工程を、前記ＥＧＲ弁閉弁工程よりも後のいずれかの時期に行うことを特徴とする。

この第二の内燃機関の排気浄化触媒昇温方法では、排気浄化触媒が活性化した後、該排気浄化触媒への未燃燃料成分の供給量を増加させ、該未燃燃料成分の酸化熱によって該排気浄化触媒を昇温させる。そのため、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくし、且つ、ビゴム噴射と遅角ポスト噴射とを実行する。

ここでの主燃料噴射とは、前記と同様、圧縮行程上死点近傍の時期に燃料噴射弁から行われる燃料噴射である。また、ここでのビゴム噴射とは、主燃料噴射とは別に、排気行程上死点近傍の時期に燃料噴射弁から行われる燃料噴射である。また、ここでの遅角ポスト噴射とは、主燃料噴射とは別に、該主燃料噴射よりも後の時期であり且つ噴射された燃料のうち燃焼に供される割合が小さい時期、即ち、排気行程の中期から後期の時期に燃料噴射弁から行われる燃料噴射である。また、ここでの第２の規定開度とは、吸気絞り弁の開度を該第２の規定開度にまで小さくすると、吸入空気量が減少し、ビゴム噴射が行われている状態において燃焼が不安定となって失火したりすることはほとんどない量ではあるが、気筒内での既燃ガス量が減少し内燃機関から排出される排気における未燃燃料成分の濃度が増加し易くなる量となる開度である。該第２の規定開度は予め定められた開度である。尚、該第２の規定開度は出来るだけ小さい開度であることが好ましい。

本発明によれば、ビゴム噴射および遅角ポスト噴射によって噴射された燃料はほとんど燃焼に供されないため、これらの燃料噴射を実行することで内燃機関からの未燃燃料成分の排出量を増加させることが出来る。また、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくし吸入空気量を減少させることによって気筒内の
既燃ガス量を減少させ内燃機関から排出される排気における未燃燃料成分の濃度を増加し易くすることが出来る。これらの結果、排気浄化触媒への未燃燃料成分の供給量を増加させることが出来、以て未燃燃料成分の酸化熱によって排気浄化触媒を昇温させることが出来る。

ここで、ビゴム噴射実行する前に吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくすると、気筒内の酸素濃度が減少することによって燃焼が不安定となり易く失火したりする虞がある。

そこで、本発明では、ビゴム噴射を実行した後に、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくする。ビゴム噴射は、排気行程上死点近傍の時期に行われる燃料噴射であり、該ビゴム噴射によって噴射された燃料は、主燃料噴射が行われる前に気筒内において予混合気を形成する。そのため、ビゴム噴射を実行すると、主燃料噴射によって噴射される燃料の着火性が向上する。従って、前記のような順序によれば、吸気絞り弁の開度が第２の規定開度にまで小さくされ気筒内の酸素濃度が減少しても、燃焼が不安定となることが抑制され、以て失火を抑制することが出来る。

また、ＥＧＲ弁の開度が大きい状態で、内燃機関から排出される未燃燃料成分が増加すると、該未燃燃料成分がＥＧＲ通路に流入して該ＥＧＲ通路に付着する虞がある。

そこで、本発明では、ＥＧＲ弁の開度を小さくした後に、ビゴム噴射を実行する。また、遅角ポスト噴射もＥＧＲ弁の開度を小さくした後に実行する。このような順序によれば、内燃機関から排出される未燃燃料成分が増加した場合であっても、該未燃燃料成分はＥＧＲ通路に流入しにくく、該未燃燃料成分が該ＥＧＲ通路に付着することを抑制することが出来る。また、前記のような順序によれば、上述した第一の内燃機関の排気浄化触媒昇
温方法と同様、吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくする前にＥＧＲ弁の開度を小さくすることになる。そのため、吸気におけるＥＧＲ率が過剰に高くなることが抑制され、スモークの発生量増加、即ち、大気中に排出される排気の特性悪化を抑制することが出来る。尚、このとき、ＥＧＲ弁を全閉しても良い。

また、上述したように、吸気絞り弁の開度が小さく吸入空気量が少ない状態でＥＧＲ弁の開度を小さくすると、気筒内の圧力が過剰に低下し燃焼が不安定となって失火したりする虞がある。

そこで、上述した第一の内燃機関の排気浄化触媒昇温方法と同様、本発明においても、吸気絞り弁の開度を第１の規定開度以上とした後にＥＧＲ弁の開度を小さくする。このような順序によれば、気筒内の圧力が過剰に低下することが抑制される。従って、燃焼が不安定となることが抑制され、以て失火を抑制することが出来る。

ここでの第１の規定開度とは、上述した第一の内燃機関の排気浄化触媒昇温方法における第１の規定開度と同様、吸気絞り弁の開度を該第１の規定開度以上とした状態であればＥＧＲ弁の開度を小さくしても、気筒内の圧力が過剰に低下することが抑制される開度であって、予め定められた開度である。尚、該第１の規定開度を吸気絞り弁全開時の開度としても良い。即ち、吸気絞り弁を全開とした後にＥＧＲ弁の開度を小さくしても良い。

以上説明したように、本発明に係る第二の内燃機関の排気浄化触媒昇温方法によれば、燃焼が不安定となったり、大気中に排出される排気の特性が悪化したりすることを抑制しつつ、排気浄化触媒への未燃燃料成分の供給量を増加させることが出来、以て未燃燃料成分の酸化熱によって排気浄化触媒を昇温させることが出来る。

尚、本発明においては、吸気絞り弁開弁工程とＥＧＲ弁開弁工程とビゴム噴射工程と吸気絞り弁閉弁工程とポスト噴射制御工程との全てが、内燃機関の燃焼サイクルにおける１サイクル中に行われなくても良い。

本発明に係る内燃機関の排気浄化触媒昇温方法においては、排気浄化触媒の温度が活性化温度にまで達していないときは、上述した第一の内燃機関の排気浄化触媒昇温方法によって排気浄化触媒を活性温度にまで昇温させ、排気浄化触媒の温度が活性温度に達した後、さらに昇温させる必要があるときは、上述した第二の内燃機関の排気浄化触媒昇温方法によって排気浄化触媒を昇温させても良い。

また、本発明に係る排気浄化触媒は、排気通路に設けられたフィルタに担持されたものでも良く、また、フィルタの上流側の排気通路に設置されたものでも良い。

本発明に係る内燃機関の排気浄化触媒昇温方法によれば、酸化機能を有する排気浄化触媒を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化触媒昇温方法において、燃焼が不安定となったり、大気中へ排出される排気の特性が悪化したりすることを抑制しつつ、排気浄化触媒を昇温させることが出来る。

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化触媒昇温方法の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。

＜内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成＞
先ず、本発明に係る内燃機関の排気浄化触媒昇温方法の実施例１について説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。

内燃機関１は車両駆動用のディーゼル機関である。この内燃機関１には、吸気通路４と排気通路２が接続されている。吸気通路４には、吸気絞り弁８が設けられている。一方、排気通路２には、排気に含まれる煤等のＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ３（以下、単にフィルタ３と称する）が設けられており、さらに、このフィルタ３より上流側に酸化触媒６が設けられている。尚、酸化触媒６は、酸化機能を有すると共に、排気中のＮＯｘおよびＳＯｘを吸蔵する特性を有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であっても良い。

酸化触媒６の下流側であって且つフィルタ３の上流側の排気通路２には、該排気通路２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７が設けられている。

また、内燃機関１はＥＧＲ装置１１を備えている。該ＥＧＲ装置１１は、排気通路２と吸気通路４とを連通するＥＧＲ通路１２と、該ＥＧＲ通路１２に設けられ該ＥＧＲ通路１２を流通するＥＧＲガスの量を調整するＥＧＲ弁１３と、を含んで構成されている。ＥＧＲ弁１３が開弁状態にあると内燃機関１から排出された排気の一部がＥＧＲ通路１２を介して排気通路２から吸気通路４に導入される。

以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ１０は、排気温度センサ７等の各種センサと電気的に接続されており、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。そして、ＥＣＵ１０は、排気温度センサ７の出力値から酸化触媒６の温度を推定する。また、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の燃料噴射弁や、吸気絞り弁８、ＥＧＲ弁１３、等と電気的に接続されており、これらを制御することが可能となっている。

尚、本実施例においては、酸化触媒６がフィルタ３に担持されている構成でも良い。この場合、排気温度センサ７はフィルタ３の下流側の排気通路２に設けられる。

＜第一酸化触媒昇温制御＞
ここで、本実施例において、酸化触媒６を昇温させるときの酸化触媒昇温制御について図２に基づいて説明する。本実施例における酸化触媒昇温制御では、内燃機関１から排出される排気の温度を上昇させることで酸化触媒６を昇温させる。図２は、本実施例において、酸化触媒６を昇温させるときの第一酸化触媒昇温制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、酸化触媒６の温度が活性温度に達していないとき（例えば、内燃機関１の始動時）に実行される。

本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１において吸気絞り弁８の開度を第１規定開度以上に大きくする。ここでの第１規定開度とは、吸気絞り弁８の開度が該第１規定開度以上であれば、後述するＳ１０２においてＥＧＲ弁１３を全閉にしても、吸気におけるＥＧＲ率が過剰に高くなることが抑制される開度である。この第１規定開度は予め実験等によって定められておりＥＣＵ１０に記憶されている。尚、本ルーチンの実行が開始される時点での吸気絞り弁８の開度が第１の規定開度以上であれば、Ｓ１０１では、現時点での吸気絞り弁８の開度を維持しても良い。また、Ｓ１０１では、吸気絞り弁８を全開にしても良い。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２に進み、ＥＧＲ弁１３を全閉にする。Ｓ１０２にて、ＥＧＲ弁１３を全閉にしたＥＣＵ１０は、Ｓ１０３に進み、吸気絞り弁８の開度を第２規定
開度にまで小さくする。ここでの第２規定開度とは、吸気絞り弁８の開度を該第２の規定開度にまで小さくすると、主燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することで生成される既燃ガス全体での温度が上昇し、気筒内の温度が、後述するＳ１０４において実行される早期ポスト噴射によって噴射される燃料が燃焼可能な温度となる開度である。この第２規定開度は予め実験等によって定められておりＥＣＵ１０に記憶されている。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０４に進み、主燃料噴射量を減量すると共に、その減量分を早期ポスト噴射によって噴射し、本ルーチンの実行を終了する。

本実施例に係る第一酸化触媒昇温制御ルーチンによれば、吸気絞り弁８の開度を第２規定開度にまで小さくし吸入空気量を減少させることで排気の温度を上昇させることが出来る。また、吸入空気量を減少させることに加えて、主燃料噴射での燃料噴射量を減量し、その減量分の燃料を早期ポスト噴射によって噴射し燃焼させることで排気の温度をさらに上昇させることが出来る。

また、本実施例に係る第一酸化触媒昇温制御ルーチンでは、吸気絞り弁８の開度を第２規定開度にまで小さくした後に、早期ポスト噴射を実行する。そのため、早期ポスト噴射が実行されるときには、該早期ポスト噴射によって噴射される燃料が燃焼可能な温度にまで気筒内の温度が高くなっており、該早期ポスト噴射によって噴射される燃料は燃焼し易くなっている。従って、早期ポスト噴射によって噴射された燃料が十分に燃焼しないために未燃燃料成分の排出量が増加するということが抑制される。即ち大気中に排出される排気の特性悪化を抑制することが出来る。

また、本実施例に係る第一酸化触媒昇温制御ルーチンでは、ＥＧＲ弁１３を全閉した後に吸気絞り弁８の開度を第２規定開度にまで小さくする。そのため、吸入空気量が減少しているにもかかわらずＥＧＲガス量が吸入空気量の減少前と同量であるために、吸気におけるＥＧＲ率が過剰に高くなるということが抑制される。従って、スモークの発生量の増加を抑制することが出来る。以て、大気中に排出される排気の特性悪化を抑制することが出来る。尚、このとき、ＥＧＲ弁１３を全閉とはせずに、その開度を、吸気におけるＥＧＲ率が過剰に高くなることが抑制される開度にまで小さくしても良い。

また、本実施例に係る第一酸化触媒昇温制御ルーチンでは、吸気絞り弁８の開度を第１規定開度以上とした後にＥＧＲ弁１３を全閉する。そのため、吸入空気量が少ない状態でＥＧＲ弁１３を全閉したために気筒内の圧力が過剰に低下するということが抑制される。従って、燃焼が不安定となることが抑制され、以て失火を抑制することが出来る。

以上説明したように、本実施例によれば、燃焼が不安定となったり、大気中に排出される排気の特性が悪化したりすることを抑制しつつ、排気の温度を上昇させることが出来、以て酸化触媒６を昇温させることが出来る。

尚、本実施例においては、図２の第一酸化触媒昇温制御ルーチンにおけるＳ１０１〜Ｓ１０４の全てのステップが、内燃機関１の燃焼サイクルにおける１サイクル中に行われなくても良い。

次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化触媒昇温方法の実施例２について説明する。本実施例に係る内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成は、上述した実施例１の図２に示すものと同様であるためその説明を省略する。

＜第二酸化触媒昇温制御＞
ここで、本実施例において、酸化触媒６を昇温させるときの酸化触媒昇温制御について図３に基づいて説明する。本実施例における酸化触媒昇温制御では、酸化触媒６が活性化した後、該酸化触媒６への未燃燃料成分の供給量を増加させ、該未燃燃料成分の酸化熱によって該酸化触媒６を昇温させる。図３は、本実施例において、酸化触媒６を昇温させるときの第二酸化触媒昇温制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、酸化触媒６の温度が活性温度に達した後、活性温度であってもより高い温度にまで酸化触媒６の温度を昇温させる場合に実行される。尚、より高い温度にまで酸化触媒６の温度を昇温させる場合としては、フィルタ３に堆積したＰＭを酸化し除去する場合や、酸化触媒６が吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であって該酸化触媒６に吸蔵されたＳＯｘを還元する場合等が例示出来る。

本ルーチンのＳ２０１とＳ２０２とは、それぞれ、上述した実施例１における図２の酸化触媒昇温制御ルーチンのＳ１０１とＳ１０２と同様であるためその説明を省略する。

Ｓ２０２にて、ＥＧＲ弁１３を全閉にしたＥＣＵ１０は、Ｓ２０３に進み、ビゴム噴射を実行する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０４に進み、吸気絞り弁８の開度を第２規定開度にまで小さくする。ここでの第２規定開度とは、吸気絞り弁８の開度を該第２規定開度にまで小さくすると、吸入空気量が減少し、ビゴム噴射が行われている状態において燃焼が不安定となって失火したりすることはほとんどない量ではあるが、気筒内での既燃ガス量が減少し内燃機関１から排出される排気における未燃燃料成分の濃度が増加し易くなる量となる開度である。この第２規定開度は予め実験等によって定められておりＥＣＵ１０に記憶されている。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０５に進み、遅角ポスト噴射を実行し、本ルーチンの実行を終了する。

本実施例に係る第二酸化触媒昇温制御ルーチンでは、ビゴム噴射および遅角ポスト噴射を実行することで内燃機関１からの未燃燃料成分の排出量を増加させることが出来る。また、吸気絞り弁８の開度を第２規定開度にまで小さくし吸入空気量を減少させることによって気筒内の既燃ガス量を減少させ内燃機関１から排出される排気における未燃燃料成分の濃度を増加し易くすることが出来る。これらの結果、酸化触媒６への未燃燃料成分の供給量を増加させることが出来、以て未燃燃料成分の酸化熱によって酸化触媒６を昇温させることが出来る。

また、本実施例に係る第二酸化触媒昇温制御ルーチンでは、ビゴム噴射を実行した後に吸気絞り弁８の開度を第２規定開度にまで小さくする。そのため、吸気絞り弁８の開度を第２規定開度にまで小さくする時点では、気筒内に予混合気が形成されており、主燃料噴射によって噴射される燃料が着火し易くなっている。従って、吸気絞り弁８の開度が第２規定開度にまで小さくされ気筒内の酸素濃度が減少しても、燃焼が不安定となることが抑制され、以て失火を抑制することが出来る。

また、本実施例に係る第二酸化触媒昇温制御ルーチンでは、ＥＧＲ弁１３を全閉した後にビゴム噴射および遅角ポスト噴射を実行する。そのため、内燃機関１から排出される未燃燃料成分が増加した場合であっても、該未燃燃料成分はＥＧＲ通路１２に流入しにくく、該未燃燃料成分が該ＥＧＲ通路１２に付着することを抑制することが出来る。

また、本実施例に係る第二酸化触媒昇温制御ルーチンでも、上述した実施例１における図２の第一酸化触媒昇温制御ルーチンと同様、ＥＧＲ弁１３を全閉した後に、吸気絞り弁
８の開度を第２規定開度にまで小さくする。そのため、吸入空気量が減少しているにもかかわらずＥＧＲガス量が吸入空気量の減少前と同量であるために、吸気におけるＥＧＲ率が過剰に高くなるということが抑制される。従って、スモークの発生量の増加、即ち大気中へ排出される排気の特性悪化を抑制することが出来る。尚、このとき、ＥＧＲ弁１３を全閉とはせずに、その開度を、未燃燃料成分が増量した場合であっても該未燃燃料成分がＥＧＲ通路には流入しにくくなる開度であって、且つ、吸気におけるＥＧＲ率が過剰に高くなることが抑制される開度にまで小さくしても良い。

また、本実施例に係る第二酸化触媒昇温制御ルーチンでも、上述した実施例１における図２の第一酸化触媒昇温制御ルーチンと同様、吸気絞り弁８の開度を第１規定開度以上とした後にＥＧＲ弁１３を全閉する。そのため、吸入空気量が少ない状態でＥＧＲ弁１３を全閉したために気筒内の圧力が過剰に低下するということが抑制される。従って、燃焼が不安定となることが抑制され、以て失火を抑制することが出来る。

以上説明したように、本実施例によれば、燃焼が不安定となったり、大気中に排出される排気の特性が悪化したりすることを抑制しつつ、酸化触媒６への未燃燃料成分の供給量を増加させることが出来、以て未燃燃料成分の酸化熱によって酸化触媒６を昇温させることが出来る。

尚、本実施例においては、図３の第二酸化触媒昇温制御ルーチンにおけるＳ２０１〜Ｓ２０５の全てのステップが、内燃機関１の燃焼サイクルにおける１サイクル中に行われなくても良い。

また、本実施例においては、酸化触媒６の温度が活性温度に達していないときは、上述した実施例１における図２の第一酸化触媒昇温制御ルーチンを実行することによって酸化触媒６を昇温させ、酸化触媒６を活性温度にまで昇温させ、酸化触媒６の温度が活性温度に達した後、さらに昇温させる必要があるときは、上述した図３の第二酸化触媒昇温ルーチンを実行することによって酸化触媒６を昇温させても良い。

本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成を示す図。 本発明の実施例１に係る第一酸化触媒昇温制御ルーチンを示すフローチャート図。 本発明の実施例２に係る第二酸化触媒昇温制御ルーチンを示すフローチャート図。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・排気通路
３・・・パティキュレートフィルタ
４・・・吸気通路
６・・・酸化触媒
７・・・排気温度センサ
８・・・吸気絞り弁
１０・・ＥＣＵ
１１・・ＥＧＲ装置
１２・・ＥＧＲ通路
１３・・ＥＧＲ弁

Claims (2)

1. 気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
   吸入空気量を調整する吸気絞り弁と、
   排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に設けられ該ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁と、を有するＥＧＲ装置と、
   前記排気通路に設けられ、酸化機能を有する排気浄化触媒と、
   を備えた内燃機関の排気浄化触媒昇温方法であって、
   前記排気浄化触媒を昇温させるときに、
   前記吸気絞り弁の開度を第１の規定開度以上とする吸気絞り弁開弁工程と、
   前記ＥＧＲ弁の開度を小さくするＥＧＲ弁閉弁工程と、
   前記吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくする吸気絞り弁閉弁工程と、
   主燃料噴射よりも後の時期であり且つ噴射された燃料が燃焼に供される時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射する早期ポスト噴射を実行すると共に、前記主燃料噴射での燃料噴射量を減量する燃料噴射制御工程と、
   をこの順序で行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化触媒昇温方法。
2. 気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
   吸入空気量を調整する吸気絞り弁と、
   排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に設けられ該ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁と、を有するＥＧＲ装置と、
   前記排気通路に設けられ、酸化機能を有する排気浄化触媒と、
   を備えた内燃機関の排気浄化触媒昇温方法であって、
   前記排気浄化触媒が活性化した後、該排気浄化触媒を昇温させるときに、
   前記吸気絞り弁の開度を第１の規定開度以上とする吸気絞り弁開弁工程と、
   前記ＥＧＲ弁の開度を小さくするＥＧＲ弁閉弁工程と、
   主燃料噴射に加え、排気行程上死点近傍の時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射するビゴム噴射を実行するビゴム噴射工程と、
   前記吸気絞り弁の開度を第２の規定開度にまで小さくする吸気絞り弁閉弁工程と、
   をこの順序で行い、さらに、
   前記主燃料噴射よりも後の時期であり且つ噴射された燃料のうち燃焼に供される割合が小さい時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射する遅角ポスト噴射を実行するポスト噴射工程を、前記ＥＧＲ弁閉弁工程よりも後のいずれかの時期に行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化触媒昇温方法。

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