JP2006017070A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 補助燃料を排気エネルギの増大のために有効に利用する。
【解決手段】 要求トルクＴＱＴと、実際の機関トルクＴＱＡとをそれぞれ求め、要求トルクＴＱＴから実際のトルクＴＱＡを減算することによりトルク不足分ＴＱＳを求める（ＴＱＳ＝ＴＱＴ−ＴＱＡ）。トルク不足分ＴＱＳが許容限界値ＬＭＴＴＱよりも大きいときには、主燃料が供給された後の膨張行程に燃料噴射弁から補助燃料Ｑｖを供給し、ターボチャージャ内に流入する排気エネルギを増大させる。これに対し、トルク不足分ＴＱＳが許容限界値ＬＭＴＴＱよりも小さいときには、アクセルペダルの踏み込み量ＡＣＣにかかわらず、補助燃料Ｑｖの供給を停止する。
【選択図】 図３

Description

本発明は内燃機関の燃料供給制御装置に関する。
排気過給機と、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁とを具備し、機関運転状態が特定の運転状態にあるときに、主燃料が供給された後の膨張行程に燃料噴射弁から補助燃料を供給して排気過給機内に流入する排気ガスのエネルギである排気エネルギを増大させるようにした内燃機関が公知である（特許文献１参照）。この内燃機関では、車速、機関回転数、主燃料の噴射量、およびアクセルペダルの踏み込み量がそれぞれのしきい値以上になっている状態を特定の運転状態としている。
特開平７−１０３０１３号公報 特開２００３−１２０３５３号公報 特開平５−３２１８０４号公報 特開平１０−７７８８１号公報 特開２００１−２３４７７８号公報
補助燃料を供給して排気エネルギを増大させると過給圧が増大し、かくして機関出力を増大させることができる。ところが、補助燃料を供給すると、燃焼消費率または排気エミッション量が増大しうる。したがって、上述の内燃機関のように機関運転状態が特定の運転状態であるというだけで補助燃料を供給するようにすると、補助燃料を排気エネルギの増大のために有効に利用することができないおそれがある。すなわち、たとえばアクセルペダルの踏み込み量が大きいときであっても実際の機関出力が要求出力にほぼ一致している場合もあり、このとき補助燃料を供給して排気エネルギを増大させる必要はほとんどない。あるいは、実際の機関出力が小さいときであっても要求出力が小さい場合には、補助燃料を供給する必要がないのである。
そこで本発明は、補助燃料を排気エネルギの増大のために有効に利用することができる内燃機関の燃料供給制御装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、排気過給機と、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁とを具備した内燃機関において、要求出力に対する実際の機関出力の不足分である出力不足分が予め定められた許容限界よりも大きいか否かを判断し、該出力不足分が許容限界よりも大きいと判断されたときには、主燃料が供給された後の膨張行程に燃料噴射弁から補助燃料を供給して排気過給機内に流入する排気ガスのエネルギである排気エネルギを一時的に増大させるようにしている。
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきか否かを判断し、補助燃料による排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断されたときには、補助燃料の供給量を減量補正するようにしている。
また、３番目の発明によれば２番目の発明において、前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断されたときには、前記出力不足分が前記許容限界よりも大きいか否かに関わらず、補助燃料の供給を停止するようにしている。
また、４番目の発明によれば２番目の発明において、排気過給機の状態を代表する排気過給機状態代表値を求め、前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきか否かを該排気過給機状態代表値に基づいて判断するようにしている。
また、５番目の発明によれば４番目の発明において、前記排気過給機状態代表値が、過給圧、排気過給機内に流入する排気ガスのエネルギ、および排気過給機の回転数のうちの少なくとも一つである。
また、６番目の発明によれば４番目の発明において、前記出力不足分を代表する出力不足分代表値を求め、該出力不足分代表値が前記排気過給機状態代表値に応じて定まる設定値よりも小さいときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにしている。
また、７番目の発明によれば４番目の発明において、前記実際の機関出力を代表する実出力代表値を求めると共に該実出力代表値の変化率を求め、該実出力代表値の変化率が前記排気過給機状態代表値に応じて定まる設定値よりも大きいときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにしている。
また、８番目の発明によれば４番目の発明において、前記出力不足分を代表する出力不足分代表値を求めると共に該出力不足分代表値の変化率を求め、該出力不足分代表値の変化率が前記排気過給機状態代表値に応じて定まる設定値よりも小さいときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにしている。
また、９番目の発明によれば４番目の発明において、前記出力不足分を代表する出力不足分代表値を求めると共に該出力不足分代表値の変化率を求め、該出力不足分代表値の変化率が前記排気過給機状態代表値および該出力不足分代表値に応じて定まる設定値よりも小さいときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにしている。
また、１０番目の発明によれば２番目の発明において、前記補助燃料を供給したと仮定したときの前記排気エネルギを予測し、該予測された排気エネルギが予め定められた設定量よりも多いときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにしている。
また、１１番目の発明によれば２番目の発明において、前記補助燃料を供給したと仮定したときの排気エミッション量を予測し、該予測された排気エミッション量が予め定められた設定量よりも多いときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにしている。
また、１２番目の発明によれば２番目の発明において、排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタが排気通路内に配置されており、前記補助燃料を供給しないときの該パティキュレートフィルタ上の捕集微粒子量に対する補助燃料を供給したときの該捕集微粒子量の増加分の変化率を求め、該求められた増加分変化率が予め定められた設定値よりも大きいときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにしている。
また、１３番目の発明によれば２番目の発明において、排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタが排気通路内に配置されており、該パティキュレートフィルタ上の捕集微粒子量が予め定められた設定量よりも多いときまたは多くなったときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにしている。
また、１４番目の発明によれば１または２番目の発明において、前記要求出力を代表する要求出力代表値と、前記実際の機関出力を代表する実出力代表値とをそれぞれ求めると共に、該要求出力代表値から該実出力代表値を減算することにより前記出力不足分を代表する出力不足分代表値を求め、該出力不足分代表値が予め定められた設定値よりも大きいときに前記出力不足分が前記許容限界よりも大きいと判断するようにしている。
また、１５番目の発明によれば１４番目の発明において、前記要求出力代表値がアクセルペダルの踏み込み量に基づいて求められる要求トルクであり、前記実出力代表値が実際のトルクである。
また、１６番目の発明によれば１４番目の発明において、前記要求出力代表値がアクセルペダルの踏み込み量に基づいて求められる要求過給圧であり、前記実出力代表値が実際の過給圧である。
補助燃料を排気エネルギの増大のために有効に利用することができる。
図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら、本発明を火花点火式内燃機関に適用することもできる。
図１を参照すると、機関本体１はたとえば４つの気筒１ａを有する。各気筒１ａはそれぞれ対応する吸気枝管２を介して共通のサージタンク３に連結され、サージタンク３は吸気ダクト４を介して可変ノズル式排気過給機、すなわちターボチャージャ５のコンプレッサ５ｃの出口に連結される。コンプレッサ５ｃの入口には吸気導入管６が連結される。吸気ダクト４内には電気制御式または負圧制御式のアクチュエータ７により駆動されるスロットル弁８が配置され、さらに吸気ダクト４周りには吸気ダクト４内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置９が配置される。
また、各気筒１ａは排気マニホルド１０および排気管１１を介してターボチャージャ５の排気タービン５ｔの入口に連結され、排気タービン５ｔの出口は排気管１２を介してパティキュレートフィルタ１３に連結される。さらに、パティキュレートフィルタ１３の出口には排気管１４が連結される。このパティキュレートフィルタ１３は排気ガス中に含まれる主として固体炭素からなる微粒子を捕集するためのものである。パティキュレートフィルタ１３上にたとえばＮＯＸ吸収剤と担持させることもできる。このＮＯＸ吸収剤は流入する排気ガスの平均空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯＸを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているＮＯＸを還元して蓄えているＮＯＸの量を減少させるＮＯＸ蓄積還元作用を行い、たとえばアルミナ担体上に担持されたバリウムＢａおよび白金Ｐｔからなる。
時間の経過と共にパティキュレートフィルタ１３上に捕集された微粒子の量が増大する。一方、リーン空燃比のもとでパティキュレートフィルタ１３の温度をたとえば６００℃以上に保持するとパティキュレートフィルタ１３上の微粒子が酸化除去される。そこで図１に示される内燃機関では、たとえばパティキュレートフィルタ１３上の捕集微粒子量が一定量を越えたときに、パティキュレートフィルタ１３から微粒子を除去するためにパティキュレートフィルタ１３の温度を上昇させて６００℃以上に保持する昇温制御を行うようにしている。具体的には、昇温制御を行うために、図２に示されるように圧縮上死点（ＴＤＣ）付近で主燃料Ｑｍが供給された後のたとえば排気行程に燃料噴射弁１５から追加の燃料Ｑａが供給される。この追加燃料Ｑａは筒内、排気マニホルド１０内、または排気管１１内でほとんど燃焼することなくパティキュレートフィルタ１３に到達し、パティキュレートフィルタ１３内で燃焼する。その結果、パティキュレートフィルタ１３の温度が上昇される。
各気筒１ａの筒内には燃料噴射弁１５が配置され、これら燃料噴射弁１５は共通の燃料蓄圧室すなわちコモンレール１６を介して電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１７に連結される。コモンレール１６にはコモンレール１６内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ（図示しない）が取り付けられており、燃料圧センサの出力信号に基づいてコモンレール１６内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ１７の吐出量が制御される。
さらに図１を参照すると、排気マニホルド１０とサージタンク３とは再循環排気ガス（以下、ＥＧＲと称す）通路１８を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１８内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１９が配置される。また、ＥＧＲ通路１８周りにはＥＧＲ通路１８内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２０が配置され、冷却装置２０上流のＥＧＲ通路１８内には酸化触媒２１が配置される。
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、バックアップＲＡＭ（Ｂ−ＲＡＭ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具備する。吸気導入管６には新気量を検出するためのエアフローメータ４０が取り付けられ、スロットル弁８下流のたとえばサージタンク３には、サージタンク３内の圧力すなわち過給圧を検出するための過給圧センサ４１が取り付けられる。また、排気管１４にはパティキュレートフィルタ１３から排出される排気ガスの温度を検出するための排気温度センサ４２が取り付けられ、アクセルペダル４３にはアクセルペダル４３の踏み込み量を検出するための踏み込み量センサ４４が接続される。排気温度センサ４２により検出される排気ガスの温度はパティキュレートフィルタ１３の温度を表している。これらセンサ４０，４１，４２，４４の出力電圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６にそれぞれ入力される。さらに、入力ポート３６にはクランクシャフトがたとえば１０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４５が接続される。ＣＰＵ３４ではこの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３９を介してアクチュエータ７、燃料噴射弁１５、燃料ポンプ１７、およびＥＧＲ制御弁１９にそれぞれ接続される。
ターボチャージャ５は排気ガスのエネルギである排気エネルギでもって新気を過給し、それにより機関出力を増大させるためのものである。この場合、ターボチャージャ５への排気エネルギを増大させてコンプレッサ５ｃの回転数すなわちターボ回転数を上昇させれば、ターボチャージャ５の出力を増大させることができ、したがって機関出力を増大させることができる。
本発明による各実施例では、排気エネルギを増大させるために、図２に示されるように圧縮上死点（ＴＤＣ）付近で主燃料Ｑｍが供給された後の膨張行程に燃料噴射弁１５から補助燃料Ｑｖを供給するようにしている。この補助燃料Ｑｖは筒内、排気マニホルド１０内、または排気管１１内で燃焼し、その結果排気エネルギが増大される。このようにすると、主燃料Ｑｍの噴射パラメータたとえば噴射時期を変更することなく、排気エネルギを増大させることができる。なお、この補助燃料Ｑｖは機関出力にほとんど寄与しない。
ところが、たとえばアクセルペダル４３の踏み込み量が大きいというだけで補助燃料Ｑｖを供給するようにすると、補助燃料Ｑｖを有効に利用できないことは冒頭で述べたとおりである。すなわち、機関出力を真に増大させる必要があるときにのみ、補助燃料Ｑｖを供給すべきである。
そこで本発明による各実施例では、要求出力に対する実際の機関出力の不足分である出力不足分が予め定められた許容限界よりも大きいか否かを判断し、出力不足分が許容限界よりも大きいと判断されたときに補助燃料Ｑｖを供給して排気エネルギを増大させるようにしている。
具体的には、まず、要求出力を代表する要求出力代表値ＯＰＴと、実際の機関出力を代表する実出力代表値ＯＰＡとがそれぞれ求められる。次いで、要求出力代表値ＯＰＴから実出力代表値ＯＰＡを減算することにより出力不足分を代表する出力不足分代表値ＯＰＳ（＝ＯＰＴ−ＯＰＡ）が求められ、出力不足分代表値ＯＰＳが許容限界に対応する許容限界値ＬＭＴよりも大きいときに補助燃料Ｑｖが供給される。
図３は機関出力がトルクＴＱによって代表される場合を示している。この場合、要求出力代表値ＯＰＴが要求トルクＴＱＴであり、実出力代表値ＯＰＡが実際のトルクＴＱＡであり、出力不足分代表値ＯＰＳがトルク不足分ＴＱＳ（＝ＴＱＴ−ＴＱＡ）である。図３に矢印Ｘで示されるようにアクセルペダル４３の踏み込み量ＡＣＣがステップ状に増大されると、要求トルクＴＱＴもステップ状に増大される。しかしながら、実際のトルクＴＱＡは要求トルクＴＱＴと同じようには増大せず、その結果要求トルクＴＱＴに対する実際のトルクＴＱＡの不足分ＴＱＳがほぼゼロからステップ状に増大する。このとき、トルク不足分ＴＱＳがたとえば一定の許容限界値ＬＭＴＴＱを越えて増大すると、補助燃料Ｑｖの供給が開始される。補助燃料Ｑｖの供給が開始されるとトルク不足分ＴＱＳは次第に小さくなり、次いで図３に矢印Ｙで示されるようにトルク不足分ＴＱＳが許容限界値ＬＭＴＴＱよりも小さくなると、補助燃料Ｑｖの供給が停止される。
一方、図４は機関出力が過給圧ＰＭによって代表される場合を示している。この場合、要求出力代表値ＯＰＴが要求過給圧ＰＭＴであり、実出力代表値ＯＰＡが実際の過給圧ＰＭＡであり、出力不足分代表値ＯＰＳが過給圧不足分ＰＭＳ（＝ＰＭＴ−ＰＭＡ）である。図４に矢印Ｘで示されるようにアクセルペダル４３の踏み込み量ＡＣＣがステップ状に増大されると、要求過給圧ＰＭＴもステップ状に増大される。しかしながら、実際の過給圧ＰＭＡは要求過給圧ＰＭＴと同じようには増大せず、その結果要求過給圧ＰＭＴに対する実際の過給圧ＰＭＡの不足分ＰＭＳがほぼゼロからステップ状に増大する。このとき、過給圧不足分ＰＭＳがたとえば一定の許容限界値ＬＭＴＰＭを越えて増大すると、補助燃料Ｑｖの供給が開始される。補助燃料Ｑｖの供給が開始されると過給圧不足分ＰＭＳは次第に小さくなり、次いで図４に矢印Ｙで示されるように過給圧不足分ＰＭＳが許容限界値ＬＭＴＰＭよりも小さくなると、補助燃料Ｑｖの供給が停止される。
いずれの場合でも、出力不足分代表値ＯＰＳが許容限界値ＬＭＴよりも大きいときに補助燃料Ｑｖが一時的に供給されて排気エネルギが一時的に増大され、それ以外では補助燃料Ｑｖの供給が停止される。すなわち、図３または図４に矢印Ｚで示されるように、アクセルペダル４３の踏み込み量ＡＣＣが大きいときであっても実際の出力が要求出力にほぼ一致している場合があり、この場合には補助燃料Ｑｖは供給されない。したがって、燃料消費率を低減することができ、排気エミッション量すなわち排気ガス中に含まれるＨＣ、微粒子、またはスモークの量を低減することができ、かくして補助燃料Ｑｖを有効に利用することができる。これが本発明による第１実施例の基本的な考え方である。
上述した要求出力代表値ＯＰＴはおよび実出力代表値ＯＰＡはたとえば次のようにして求められる。すなわち、図３に示される例では、要求トルクＴＱＴはアクセルペダル４３の踏み込み量ＡＣＣおよび機関回転数ＮＥの関数として図５に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、これらアクセルペダル４３の踏み込み量ＡＣＣおよび機関回転数ＮＥに基づいて算出される。また、実際のトルクＴＱＡは主燃料量Ｑｍおよび機関回転数ＮＥの関数として図６に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、これら主燃料量Ｑｍおよび機関回転数ＮＥに基づいて算出される。
一方、図４に示される例では、要求過給圧ＰＭＴは要求トルクＴＱＴおよび機関回転数ＮＥの関数として図７に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、要求トルクＴＱＴはアクセルペダル４３の踏み込み量ＡＣＣおよび機関回転数ＮＥの関数として図５に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、これらアクセルペダル４３の踏み込み量ＡＣＣおよび機関回転数ＮＥに基づいて要求過給圧ＰＭＴが算出される。これに対し、実際の過給圧ＰＭＡは過給圧センサ４１により検出される。
要求出力代表値ＯＰＴである要求トルクＴＱＴまたは要求過給圧ＰＭＴは結局のところ、アクセルペダル４３の踏み込み量ＡＣＣに基づいて算出される。このようにすると、車両運転者の意志を確実に把握することが可能となる。
図８は本発明による第１実施例の補助燃料Ｑｖの供給制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図８を参照すると、まずステップ１００では要求出力代表値ＯＰＴが算出され、続くステップ１０１では実出力代表値ＯＰＡが算出される。続くステップ１０２では出力不足分代表値ＯＰＳが算出される（ＯＰＳ＝ＯＰＴ−ＯＰＡ）。続くステップ１０３では出力不足分代表値ＯＰＳが許容限界値ＬＭＴよりも大きいか否かが判別される。ＯＰＳ＞ＬＭＴのときには次いでステップ１０４に進んで補助燃料Ｑｖが供給される。これに対し、ＯＰＳ≦ＬＭＴのときには次いでステップ１０５に進んで補助燃料Ｑｖの供給が停止される。
図３又は図４に示される例では、機関出力がトルクと過給圧とのうち一方により代表される。しかしながら、機関出力をトルクと過給圧との両方により代表させることもできる。この場合、トルク不足分ＴＱＳが許容限界値ＬＭＴＴＱよりも大きいかまたは過給圧不足分ＰＭＳが許容限界値ＬＭＴＰＭよりも大きいときに補助燃料Ｑｖを供給し、それ以外では補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしてもよいし、あるいはトルク不足分ＴＱＳが許容限界値ＬＭＴＴＱよりも大きくかつ過給圧不足分ＰＭＳが許容限界値ＬＭＴＰＭよりも大きいときに補助燃料Ｑｖを供給し、それ以外では補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしてもよい。さらに、不足分代表値ＯＰＳを、要求出力代表値ＯＰＴと実出力代表値ＯＰＡとの差（ＯＰＴ−ＯＰＡ）の形ではなく、割合（ＯＰＡ／ＯＰＴ）の形で求めるようにしてもよい。
次に、本発明による第２から第９実施例を説明する。
本発明による第１実施例では上述したように、出力不足分代表値ＯＰＳが許容限界値ＬＭＴよりも大きいときにのみ補助燃料Ｑｖが供給され、したがって補助燃料Ｑｖを有効に利用することができる。しかしながら、補助燃料Ｑｖを供給する限り、燃料消費率または排気エミッション量が増大するおそれがある。あるいは、ターボ回転数または実際の過給圧ＰＭＡがそれぞれの許容上限を越えるおそれもある。
そこで本発明による第２から第９実施例では、補助燃料Ｑｖによる排気エネルギの増大作用を抑制すべきか否かを判断し、補助燃料Ｑｖによる排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断されたときには、補助燃料Ｑｖの供給を禁止するようにしている。
その上で、本発明による第２から第４実施例では、ターボチャージャ５の状態ないし出力を代表するターボ状態代表値ＴＲＢを求め、補助燃料Ｑｖの供給を停止すべきか否かをターボ状態代表値に基づいて判断するようにしている。ここで、ターボ状態代表値ＴＲＢはたとえば実際の過給圧ＰＭＡ、排気エネルギ、ターボ回転数のうちの少なくとも一つから構成される。
図９から図１２を参照して本発明による第２実施例を説明する。
本発明による第２実施例では、ターボ状態代表値ＴＲＢに応じて定まる設定値ＯＰＳ１（＞０）を求め、出力不足分代表値ＯＰＳがこの設定値ＯＰＳ１よりも小さいときに補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしている。次に、機関出力が過給圧ＰＭによって代表される場合を例にとって本発明による第２実施例を説明する。なお、機関出力をたとえばトルクＴＱによって代表させることも、当然できる。
図９に矢印Ｘで示されるようにアクセルペダル４３の踏み込み量ＡＣＣがステップ状に増大されて過給圧不足分ＰＭＳが許容限界値ＬＭＴＰＭを越えて増大すると、本発明による第１実施例と同様に、補助燃料Ｑｖの供給が開始される。補助燃料Ｑｖの供給が開始されると、過給圧不足分ＰＭＳは次第に小さくなる。また、補助燃料Ｑｖの供給が開始されるとターボ状態代表値ＴＲＢたとえば実際の過給圧ＰＭＡが次第に大きくなる。一方、設定値ＯＰＳ１に対応する設定値ＰＭＳ１は図１０に示されるように、ターボ状態代表値ＴＲＢが大きくなるにつれて大きくなる。この設定値ＰＭＳ１は図１０に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。次いで、図９に矢印Ｗで示されるように過給圧不足分ＰＭＳが設定値ＰＭＳ１よりも小さくなると、補助燃料Ｑｖの供給が停止ないし禁止される。
図９に破線Ｉで示されるのは本発明による第１実施例の場合である。この場合、図９に矢印Ｙで示されるように過給圧不足分ＰＭＳが許容限界値ＬＭＴＰＭよりも小さくなるまで補助燃料Ｑｖの供給が継続される。そうすると、本発明による第２実施例では、過給圧不足分ＰＭＳが許容限界値ＬＭＴＰＭよりも小さくなる前に、補助燃料Ｑｖの供給が停止されるということになる。その結果、補助燃料Ｑｖをさらに有効に利用することができる。
このようにしているのは次の理由による。すなわち、補助燃料Ｑｖの供給を停止しても、ターボチャージャ５の慣性によって、実際の過給圧ＰＭＡやタービン回転数は直ちには低下しない。したがって、出力不足分代表値ＯＰＳが許容限界値ＬＭＴよりも小さくなった後に補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにすると、過過給すなわち過給圧またはタービン回転数がそれぞれの許容上限を越えるおそれがある。また、この場合には、補助燃料Ｑｖを過剰に供給していることになり、燃料消費率が増大しあるいは排気エミッションが増大するおそれがある。一方、タービン状態代表値ＴＲＢが小さいときには出力不足分代表値ＯＰＳがかなり小さいときに過過給等が生じるおそれがあり、これに対しタービン状態代表値ＴＲＢが大きいときには出力不足分代表値ＯＰＳが比較的大きくても過過給が生じるおそれがある。
そこで、ターボ状態代表値ＴＲＢが大きくなるにつれて大きくなる設定値ＯＰＳ１を設定し、出力不足分代表値ＯＰＳがこの設定値ＯＰＳ１よりも小さいときに補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしている。
したがって、一般的にいうと、補助燃料Ｑｖによる排気エネルギの増大作用を抑制すべきか否かを判断し、補助燃料Ｑｖによる排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断されたときには、補助燃料Ｑｖの供給量を減量補正しているということになる。上述した本発明による第２実施例では、補助燃料Ｑｖがゼロまで減少補正されているということになる。
なお、図９に示される例では、出力不足分代表値ＯＰＳが許容限界値ＬＭＴを越えて増大したときに（矢印Ｘ参照）、出力不足分代表値ＯＰＳが設定値ＯＰＳ１よりも大きいので補助燃料Ｑｖの供給が開始される。しかしながら、出力不足分代表値ＯＰＳが許容限界値ＬＭＴを越えて増大したときに出力不足分代表値ＯＰＳが設定値ＯＰＳ１よりも小さい場合もあり、この場合には補助燃料Ｑｖの供給が開始されない。
図１１は本発明による第２実施例の補助燃料Ｑｖの供給制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図１１を参照すると、まずステップ１１０では要求出力代表値ＯＰＴが算出され、続くステップ１１１では実出力代表値ＯＰＡが算出される。続くステップ１１２では出力不足分代表値ＯＰＳが算出される（ＯＰＳ＝ＯＰＴ−ＯＰＡ）。続くステップ１１３では図１２に示される補助燃料Ｑｖの供給停止制御ルーチンが実行される。
図１２を参照すると、ステップ１２０では設定値ＯＰＳ１が算出される。続くステップ１２１では出力不足分代表値ＯＰＳが設定値ＯＰＳ１よりも小さいか否かが判別される。ＯＰＳ＜ＯＰＳ１のときには次いでステップ１２２に進み、フラグＸＳＴＰがセットされる（ＸＳＴＰ＝１）。このフラグＸＳＴＰは補助燃料Ｑｖの供給を停止ないし抑制すべきときにセットされ、補助燃料Ｑｖの供給を許容すべきときにリセットされるものである。これに対し、ＯＰＳ≧ＯＰＳ１のときには次いでステップ１２３に進み、フラグＸＳＴＰがリセットされる（ＸＳＴＰ＝０）。
再び図１１を参照すると、続くステップ１１４ではフラグＸＳＴＰがリセットされているか否か、すなわち補助燃料Ｑｖの供給が許容されているか否かが判別される。ＸＳＴＰ＝０のとき、すなわち補助燃料Ｑｖの供給が許容されているときには次いでステップ１１５に進み、出力不足分ＯＰＳが許容限界値ＬＭＴよりも大きいか否かが判別される。ＯＰＳ＞ＬＭＴのときには次いでステップ１１６に進んで補助燃料Ｑｖが供給される。これに対し、ステップ１１４においてＸＳＴＰ＝１のときすなわち補助燃料Ｑｖの供給を停止すべきとき、またはステップ１１５においてＯＰＳ≦ＬＭＴのときには、次いでステップ１１７に進んで補助燃料Ｑｖの供給が停止される。
次に、図１３から図１５を参照して本発明による第３実施例を説明する。
本発明による第３実施例は、実出力代表値ＯＰＡの変化率ＤＯＰＡを求めると共にターボ状態代表値ＴＲＢに応じて定まる設定値ＤＯＰＡ１（＞０）を求め、実出力代表値変化率ＤＯＰＡがこの設定値ＤＯＰＡ１よりも大きいときに補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしている点で、本発明による第２実施例と構成を異にしている。次に、機関出力が過給圧ＰＭによって代表される場合を例にとって本発明による第３実施例を説明する。
図１３に矢印Ｘで示されるようにアクセルペダル４３の踏み込み量ＡＣＣがステップ状に増大されて過給圧不足分ＰＭＳが許容限界値ＬＭＴＰＭを越えて増大すると、本発明による第１実施例と同様に、補助燃料Ｑｖの供給が開始される。補助燃料Ｑｖの供給が開始されると実過給圧変化率ＤＰＭＡは次第に大きくなる。一方、設定値ＤＯＰＡ１に対応する設定値ＤＰＭＡ１は図１４に示されるように、ターボ状態代表値ＴＲＢが大きくなるにつれて小さくなる。この設定値ＤＰＭＡ１は図１４に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。次いで、図１３に矢印Ｗで示されるように実過給圧変化率ＤＰＭＡが設定値ＤＰＭＡ１よりも大きくなると、補助燃料Ｑｖの供給が停止される。
本発明による第３実施例でも、過給圧不足分ＰＭＳが許容限界値ＬＭＴＰＭよりも小さくなる前に、補助燃料Ｑｖの供給が停止され、したがって補助燃料Ｑｖをさらに有効に利用することができる。
この場合、タービン状態代表値ＴＲＢが小さいときには実出力代表値変化率ＤＯＰＡがかなり大きいとき、すなわち実出力代表値ＯＰＡの増加側の勾配が大きいときに過過給等が生ずるおそれがある。一方、タービン状態代表値ＴＲＢが大きいときには実出力代表値変化率ＤＯＰＡが比較的小さくても、すなわち実出力代表値ＯＰＡの勾配がゆるやかでも過過給等が生ずるおそれがある。そこで、ターボ状態代表値ＴＲＢが大きくなるにつれて小さくなる設定値ＤＯＰＡ１を設定し、実出力代表値変化率ＤＯＰＡがこの設定値ＤＯＰＡ１よりも大きいときに補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしている。
図１５は本発明による第３実施例の補助燃料Ｑｖの供給停止制御ルーチンを示している。このルーチンはたとえば図１１のステップ１１３で実行される。
図１５を参照すると、ステップ１３０では実出力代表値変化率ＤＯＰＡが算出され、続くステップ１３１では設定値ＤＯＰＡ１が算出される。続くステップ１３２では実出力代表値変化率ＤＯＰＡが設定値ＤＯＰＡ１よりも大きいか否かが判別される。ＤＯＰＡ＞ＤＯＰＡ１のときには次いでステップ１３３に進み、フラグＸＳＴＰがセットされる（ＸＳＴＰ＝１）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が停止される。これに対し、ＤＯＰＡ≦ＤＯＰＡ１のときには次いでステップ１３４に進み、フラグＸＳＴＰがリセットされる（ＸＳＴＰ＝０）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が許容される。
次に、図１６から図１８を参照して本発明による第４実施例を説明する。
本発明による第４実施例は、出力不足分ＯＰＳの変化率ＤＯＰＳを求めると共にターボ状態代表値ＴＲＢに応じて定まる設定値ＤＯＰＳ１（＜０）を求め、出力不足分代表値変化率ＤＯＰＳがこの設定値ＤＯＰＳ１よりも小さいときに補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしている点で、本発明による第２実施例と構成を異にしている。次に、ここでも、機関出力が過給圧ＰＭによって代表される場合を例にとって本発明による第４実施例を説明する。
図１６に矢印Ｘで示されるようにアクセルペダル４３の踏み込み量ＡＣＣがステップ状に増大されて過給圧不足分ＰＭＳが許容限界値ＬＭＴＰＭを越えて増大すると、本発明による第１実施例と同様に、補助燃料Ｑｖの供給が開始される。補助燃料Ｑｖの供給が開始されると、過給圧不足分変化率ＤＰＭＳはいったん増大した後に、ゼロから小さくなる。一方、設定値ＤＯＰＳ１に対応する設定値ＤＰＭＳ１は図１７に示されるように、ターボ状態代表値ＴＲＢが大きくなるにつれて大きくなる。この設定値ＤＰＭＳ１は図１７に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。次いで、図１６に矢印Ｗで示されるように過給圧不足分変化率ＤＰＭＳが設定値ＤＰＭＳ１よりも小さくなると、補助燃料Ｑｖの供給が停止される。
タービン状態代表値ＴＲＢが小さいときには出力不足分代表値変化率ＤＯＰＳがかなり小さいとき、すなわち出力不足分代表値ＯＰＳの減少側の勾配が大きいときに過過給等が生ずるおそれがある。一方、タービン状態代表値ＴＲＢが大きいときには出力不足分代表値変化率ＤＯＰＳが比較的大きくても、すなわち出力不足分代表値ＯＰＳの勾配がゆるやかでも過過給等が生ずるおそれがある。そこで、ターボ状態代表値ＴＲＢが大きくなるにつれて大きくなる設定値ＤＯＰＡ１を設定し、出力不足分代表値変化率ＤＯＰＳがこの設定値ＤＯＰＳ１よりも小さいときに補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしている。
図１８は本発明による第４実施例の補助燃料Ｑｖの供給停止制御ルーチンを示している。このルーチンはたとえば図１１のステップ１１３で実行される。
図１８を参照すると、ステップ１４０では出力不足分代表値変化率ＤＯＰＳが算出され、続くステップ１４１では設定値ＤＯＰＳ１が算出される。続くステップ１４２では出力不足分代表値変化率ＤＯＰＳが設定値ＤＯＰＳ１よりも小さいか否かが判別される。ＤＯＰＳ＜ＤＯＰＳ１のときには次いでステップ１４３に進み、フラグＸＳＴＰがセットされる（ＸＳＴＰ＝１）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が停止される。これに対し、ＤＯＰＡ≧ＤＯＰＡ１のときには次いでステップ１４４に進み、フラグＸＳＴＰがリセットされる（ＸＳＴＰ＝０）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が許容される。
図１９は設定値ＤＯＰＳ１の別の実施例を示している。この例では、設定値ＤＯＰＡ１はターボ状態代表値ＴＲＢが大きくなるにつれて大きくなり、出力不足分代表値ＯＰＳが小さくなるにつれて大きくなる。この場合の、設定値ＤＯＰＡ１は図１０を参照して上述した本発明による第２実施例と、図１７を参照して上述した本発明による第４実施例とを組み合わせたものに対応する。
したがって、一般的にいうと、ターボ状態代表値ＴＲＢおよび出力不足分代表値ＯＰＳに応じて設定値ＤＯＰＳ１を設定し、出力不足分代表値変化率ＤＯＰＳがこの設定値ＤＯＰＳ１よりも小さいときに補助燃料Ｑｖの供給を停止しているということになる。この点、図１７を参照して上述した本発明による第３実施例では、出力不足分代表値ＯＰＳにかかわらずターボ状態代表値ＴＲＢのみに応じて設定値ＤＯＰＳ１を設定しているということになる。
次に、図２０および図２１を参照して本発明による第５実施例を説明する。
補助燃料Ｑｖを供給して排気エネルギが増大させると、排気マニホルド１０やターボチャージャ５の排気タービン５ｔのような排気系部品の温度も上昇する。このため排気エネルギが過度の増大されると、これら排気系部品の耐久性または信頼性が損なわれるおそれがある。
そこで本発明による第５実施例では、補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときの排気エネルギＥＥＸＯＮを予測し、予測された排気エネルギＥＥＸＯＮが予め定められた設定量ＥＥＸ１よりも多いときに補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしている。本発明による第５実施例はこの点で、本発明による第２から第４実施例と構成を異にしている。次に、燃焼室から排出され排気タービン５ｔ内に流入する排気ガスの温度ＴＥＸによって排気エネルギが代表される場合を例にとって本発明による第５実施例を説明する。なお、排気タービン５ｔ内に流入する排気ガスのたとえば熱量によって排気エネルギを代表させることも、当然できる。
図２０（Ａ）を参照すると、ＴＥＸＯＬＤは先の燃焼サイクルが完了した後の排気ガス温度ＴＥＸを表している。図２０（Ａ）に示される例では、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖの供給が停止されたと仮定すると、次の燃焼サイクルが完了した後の排気ガス温度ＴＥＸはＴＥＸＯＦＦとなる。これに対し、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖが供給されると仮定すると、次の燃焼サイクルが完了した後の排気ガス温度ＴＥＸはＴＥＸＯＮとなり、このＴＥＸＯＮはＴＥＸＯＦＦよりも上昇分ΔＴＥＸだけ高くなっている。
この場合、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖの供給が停止されたと仮定したときの排気ガス温度ＴＥＸＯＦＦは主燃料Ｑｍ（図２参照）に依存し、たとえば先の燃焼サイクルにおける排気ガス温度ＴＥＸＯＬＤと、主燃料Ｑｍの噴射パラメータたとえば噴射量または噴射時期とに基づいて予測することができる。ここで、先の燃焼サイクルにおける排気ガス温度ＴＥＸＯＬＤは機関運転状態、たとえば実際の過給圧ＰＭＡ、新気量、主噴射量Ｑｍ、排気マニホルド１０内の圧力、ＥＧＲ率（＝ＥＧＲガス量／筒内ガス量）などに基づいて求めることができる。一方、上昇分ΔＴＥＸは補助燃料Ｑｖに依存し、補助燃料Ｑｖの噴射パラメータたとえば噴射量または噴射時期に基づいて予測することができる。
そこで本発明による第５実施例では、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖの供給が停止されたと仮定したときの排気ガス温度ＴＥＸＯＦＦと、上昇分ΔＴＥＸとを予測し、排気ガス温度ＴＥＸＯＦＦに上昇分ΔＴＥＸを加算することにより、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖが供給されたと仮定したときの排気ガス温度ＴＥＸＯＮを予測するようにしている（ＴＥＸＯＮ＝ＴＥＸＯＦＦ＋ΔＴＥＸ）。
このように予測された排気ガス温度ＴＥＸＯＮが図２０（Ｂ）において実線で示すように、設定量ＥＥＸ１に対応するたとえば一定の設定温度ＴＥＸ１よりも高い場合には、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖの供給が停止される。これに対し、図２０（Ｂ）において破線で示すように、予測された排気ガス温度ＴＥＸＯＮが設定温度ＴＥＸ１よりも低い場合には、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖが供給される。その結果、排気ガス温度ＴＥＸが過度に上昇するのを阻止することができる。
すなわち、一般的にいうと、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖの供給を停止したと仮定したときの排気エネルギＥＥＸＯＦＦを予測し、補助燃料Ｑｖによる排気エネルギの上昇分ΔＥＥＸを予測し、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときの排気エネルギＥＥＸＯＮをこれらＥＥＸＯＦＦおよびΔＥＥＸに基づいて予測し、予測された排気エネルギＥＥＸＯＮが設定量ＥＥＸ１よりも多いときには次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖの供給を停止しているということになる。
図２１は本発明による第５実施例の補助燃料Ｑｖの供給停止制御ルーチンを示している。このルーチンはたとえば図１１のステップ１１３で実行される。
図２１を参照すると、ステップ１５０では次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときの排気エネルギＥＥＸＯＮが算出される。続くステップ１５１では予測された排気エネルギＥＥＸＯＮが許容値ＥＥＸ１よりも小さいか否かが判別される。ＥＥＸＯＮ＞ＥＥＸ１のときには次いでステップ１５２に進み、フラグＸＳＴＰがセットされる（ＸＳＴＰ＝１）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が停止される。これに対し、ＥＥＸＯＮ≦ＥＥＸ１のときには次いでステップ１５３に進み、フラグＸＳＴＰがリセットされる（ＸＳＴＰ＝０）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が許容される。
次に、図２２および図２３を参照して本発明による第６実施例を説明する。
上述したように、補助燃料Ｑｖを供給すると、補助燃料Ｑｖを供給しない場合に比べて、排気エミッション量すなわち排気ガス中に含まれるＨＣ、微粒子、またはスモークの量が増大する。
特に、排気ガス中の微粒子の量に着目すると、補助燃料Ｑｖが供給される場合には、補助燃料Ｑｖの供給が停止される場合に比べて、パティキュレートフィルタ１３上の捕集微粒子量の増加速度が高くなる。一方、図１に示される内燃機関では、パティキュレートフィルタ１３上の捕集微粒子量がたとえば一定量になる毎に追加燃料Ｑａ（図２参照）が供給される。そうすると、補助燃料Ｑｖが供給される場合には、補助燃料Ｑｖの供給が停止される場合に比べて、追加燃料Ｑａの供給頻度が高くなり、かくして燃料消費率がさらに増大するおそれがあるということになる。
そこで本発明による第６実施例では、補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときの排気エミッション量ＱＥＭＯＮを予測し、予測された排気エミッション量ＱＥＭＯＮが予め定められた設定量ＱＥＭ１よりも多いときに補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしている。本発明による第６実施例はこの点で本発明による第２から第５実施例と構成を異にしている。
排気エミッション量ＱＥＭは補助燃料Ｑｖの噴射パラメータや、補助燃料Ｑｖが供給される筒内の雰囲気ないし状態に依存することが実験からわかっている。すなわち、図２２（Ａ）に示されるように、補助燃料Ｑｖを供給したときの排気エミッション量ＱＥＭＯＮは補助燃料量Ｑｖが多くなるにつれて増大し、補助燃料Ｑｖの供給を停止したときの排気エミッション量ＱＥＭＯＦＦに対する増加分ΔＱＥＭが大きくなる。また、図２２（Ｂ）に示されるように、補助燃料Ｑｖを供給したときのスモーク量ＱＳＭＯＮは補助燃料Ｑｖの噴射時期θＱｖが遅角されるにつれて増大し、補助燃料Ｑｖの供給を停止したときのスモーク量ＱＳＭＯＦＦに対する増加分が大きくなる。また、補助燃料Ｑｖを供給したときのＨＣ量ＱＨＣＯＮは補助燃料Ｑｖの噴射時期θＱｖが進角されるにつれて増大し、補助燃料Ｑｖの供給を停止したときのＨＣ量ＱＨＣＯＦＦに対する増加分が大きくなる。さらに、図２２（Ｃ）からわかるように、補助燃料Ｑｖを供給したときの排気エミッション量ＱＥＭＯＮは実際のトルクＴＱＡが高くなるにつれて増大し、補助燃料Ｑｖの供給を停止したときの排気エミッション量ＱＥＭＯＦＦに対する増加分が大きくなる。ここで、実際のトルクは主燃料Ｑｍに応じて定まるものであり、補助燃料Ｑｖが供給されるときの筒内雰囲気を表している。
なお、図２２（Ａ）の場合には補助燃料Ｑｖの噴射時期θＱｖおよび実際のトルクＴＱＡは一定に維持されており、図２２（Ｂ）の場合には補助燃料量Ｑｖおよび実際のトルクＴＱＡは一定に維持されており、図２２（Ｃ）の場合には補助燃料量Ｑｖおよび補助燃料Ｑｖの噴射時期θＱｖは一定に維持されている。
この場合、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖの供給が停止されたと仮定したときの排気エミッション量ＱＥＭＯＦＦは主燃料Ｑｍに依存し、たとえば機関回転数、実際のトルク、ＥＧＲ率、新気量、新気温度などに基づいて予測することができる。一方、増加分ΔＱＥＭは補助燃料Ｑｖに依存し、補助燃料Ｑｖの噴射パラメータたとえば補助燃料量Ｑｖおよび噴射時期θＱｖに基づいて予測することができる。
そこで本発明による第６実施例では、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖの供給が停止されたと仮定したときの排気エミッション量ＱＥＭＯＦＦと、上昇分ΔＱＥＭとを予測し、排気エミッション量ＱＥＭＯＦＦに増加分ΔＱＥＭを加算することにより、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖが供給されたと仮定したときの排気エミッション量ＱＥＭＯＮを予測するようにしている（ＱＥＭＯＮ＝ＱＥＭＯＦＦ＋ΔＱＥＭ）。
このように予測された排気エミッション量ＱＥＭＯＮが設定量ＱＥＭ１よりも多い場合には、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖの供給が停止され、予測された排気エミッション量ＱＥＭＯＮが設定量ＱＥＭ１よりも少ない場合には、次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖが供給される。この場合、上述したＨＣ、微粒子、またはスモークの量のうち少なくとも一つが対応する設定量よりも多い場合に補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにすることができる。
設定量ＱＥＭ１は一定値とすることもできるが、本発明による第６実施例では設定量ＱＥＭ１を機関運転状態に応じて設定している。すなわち、たとえば機関回転数、実際のトルクＴＱＡ、および新気量に基づいて設定量ＱＥＭ１が設定される。
図２３は本発明による第６実施例の補助燃料Ｑｖの供給停止制御ルーチンを示している。このルーチンはたとえば図１１のステップ１１３で実行される。
図２３を参照すると、ステップ１６０では次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときに得られる排気エミッション量ＱＥＭＯＮが算出される。続くステップ１６１では設定量ＱＥＭ１が算出される。続くステップ１６２では予測された排気エミッション量ＱＥＭＯＮが設定量ＱＥＭ１よりも多いか否かが判別される。ＱＥＭＯＮ＞ＱＥＭ１のときには次いでステップ１６３に進み、フラグＸＳＴＰがセットされる（ＸＳＴＰ＝１）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が停止される。これに対し、ＱＥＭＯＮ≦ＱＥＭ１のときには次いでステップ１６４に進み、フラグＸＳＴＰがリセットされる（ＸＳＴＰ＝０）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が許容される。
この場合、ＱＥＭＯＮは補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときの１燃焼サイクル当たりの排気エミッション量を表しており、したがってＱＥＭＯＮは補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときの排気エミッション量の増加速度ないし変化率を表していると見ることもできる。そうすると、上述した第６実施例では、補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときの排気エミッション量の変化率が設定値よりも大きいときに、補助燃料Ｑｖの供給を停止しているということになる。
次に、図２４および図２５を参照して本発明による第７実施例を説明する。
図２４を参照すると、ＱＤＰＦＯＮは補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときのパティキュレートフィルタ１３上の捕集微粒子量を、ＱＤＰＦＯＦＦは補助燃料Ｑｖの供給を停止したと仮定したときのパティキュレートフィルタ１３上の捕集微粒子量を、ΔＱＤＰＦはＱＤＰＦＯＦＦに対するＱＤＰＦＯＮの増加分（＝ＱＤＰＦＯＮ−ＱＤＰＦＯＦＦ）をそれぞれ表している。図２４からわかるように、補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときの捕集微粒子量ＱＤＰＦＯＮも補助燃料Ｑｖの供給を停止したと仮定したときの捕集微粒子量ＱＤＰＦＯＦＦも時間の経過と共に増大する。また、増加分ΔＱＤＰＦも時間の経過と共に増大する。
本発明による第６実施例では、上述したように、補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときの捕集微粒子量ＱＤＰＦＯＮの増加速度ないし変化率が大きいときに補助燃料Ｑｖの供給が停止され、捕集微粒子量ＱＤＰＦＯＮの増加速度が小さいときには補助燃料Ｑｖの供給が許容される。ところが、捕集微粒子量ＱＤＰＦＯＮの増加速度が小さいといっても、捕集微粒子量ＱＤＰＦＯＮの増加がもっぱら補助燃料Ｑｖに起因しているのであれば、補助燃料Ｑｖの供給を停止すべきである。
一方、増加分ΔＱＤＰＦは捕集微粒子量ＱＤＰＦＯＮに対する補助燃料Ｑｖの影響を表している。このため、増加分ΔＱＤＰＦの増加速度ないし変化率が大きいときには、捕集微粒子量ＱＤＰＦＯＮの増加速度が補助燃料Ｑｖに起因して大きくなっていることがわかる。
そこで本発明による第７実施例では、上述した第６実施例において、排気エミッション量ＱＥＭが設定量ＱＥＭ１よりも少ないときには増加分ΔＱＤＰＦの変化率ＤΔを求め、図２４に示されるように、この増加分変化率ＤΔが予め定められた設定値ＤΔ１よりも大きいときには、上述したフラグＸＳＴＰをセットして（ＸＳＴＰ＝１）補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしている。これに対し、増加分変化率ＤΔが設定値ＤΔ１よりも小さいときにはフラグＸＳＴＰがリセットされ（ＸＳＴＰ＝０）、補助燃料Ｑｖの供給が許容される。この点で、本発明による第７実施例は本発明による第６実施例と構成を異にしている。
設定値ＤΔ１は一定値とすることもできるが、本発明による第７実施例では設定量ＱＥＭ１は機関運転状態に応じて設定している。すなわち、たとえば機関回転数、実際のトルクＴＱＡ、および新気量に基づいて設定値ＤΔ１が設定される。
図２５は本発明による第７実施例の補助燃料Ｑｖの供給停止制御ルーチンを示している。このルーチンはたとえば図１１のステップ１１３で実行される。
図２５を参照すると、ステップ１７０では次の燃焼サイクルにおいて補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときに得られる排気エミッション量ＱＥＭＯＮが算出される。続くステップ１７１では設定量ＱＥＭ１が算出される。続くステップ１７２では予測された排気エミッション量ＱＥＭＯＮが設定量ＱＥＭ１よりも多いか否かが判別される。ＱＥＭＯＮ＞ＱＥＭ１のときには次いでステップ１７３に進み、フラグＸＳＴＰがセットされる（ＸＳＴＰ＝１）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が停止される。これに対し、ＱＥＭＯＮ≦ＱＥＭ１のときには次いでステップ１７４に進み、補助燃料Ｑｖを供給したと仮定したときに車両が基準期間たとえば一定時間または一定距離だけ走行したときの捕集微粒子量ＱＱＤＰＦＯＮが算出される。続くステップ１７５では、補助燃料Ｑｖの供給を停止したと仮定したときに車両が基準期間だけ走行したときの捕集微粒子量ＱＱＤＰＦＯＦＦが算出される。なお、ステップ１７０において算出される排気エミッション量ＱＥＭＯＮ，ＱＥＭＯＦＦが微粒子量の場合には、これらＱＥＭＯＮ，ＱＥＭＯＦＦを基準期間にわたって積算することによって堆積微粒子量ＱＱＤＰＦＯＮ，ＱＱＤＰＦＯＦＦを求めることができる。続くステップ１７６では増加分ΔＱＤＰＦ（＝ＱＱＤＰＦＯＮ−ＱＱＤＰＦＯＦＦ）が算出され、続くステップ１７７では増加分変化率ＤΔが算出される。続くステップ１７８では、設定値ＤΔ１が算出される。続くステップ１７９では、増加分変化率ＤΔが設定値ＤΔ１よりも大きいか否かが判別される。ＤΔ＞ＤΔ１のときには次いでステップ１７３に進み、フラグＸＳＴＰがセットされる（ＸＳＴＰ＝１）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が停止される。これに対し、ＤΔ≦ＤΔ１のときには次いでステップ１８０に進み、フラグＸＳＴＰがリセットされる（ＸＳＴＰ＝０）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が許容される。
なお、上述した第７実施例では、排気エミッション量ＱＥＭが設定量ＱＥＭ１よりも少ないときに、補助燃料Ｑｖの供給を停止すべきか否かを増加分変化率ＤΔに基づいて判断している。しかしながら、増加分変化率ＤΔに基づく、補助燃料Ｑｖの供給を停止すべきか否かの判断を排気エミッション量ＱＥＭとは無関係に行うようにしてもよい。
次に、図２６および図２７を参照して本発明による第８実施例を説明する。
補助燃料Ｑｖが供給されて排気ガス温度が上昇すると、パティキュレートフィルタ１３の温度も上昇する。このとき、パティキュレートフィルタ１３上に比較的多量の微粒子が捕集されていると、この多量の微粒子が異常燃焼してパティキュレートフィルタ１３が溶損するおそれがある。
そこで本発明による第８実施例では、パティキュレートフィルタ１３上の捕集微粒子量ＱＤＰＦが予め定められた設定量ＱＤＰＦ１よりも多いときには補助燃料Ｑｖの供給を停止するようにしている。本発明による第８実施例はこの点で本発明による第２から第５実施例と構成を異にしている。
すなわち、図２６に示されるように、捕集微粒子量ＱＤＰＦが設定量ＱＤＰＦ１よりも大きくなると、矢印ＸＸで示されるように上述したフラグＸＳＴＰがセットされて（ＸＳＴＰ＝１）補助燃料Ｑｖの供給が停止される。次いで、矢印ＹＹで示されるように捕集微粒子量ＱＤＰＦが一定量ＱＤＰＦＭよりも大きくなると、昇温制御が開始され、捕集微粒子量ＱＤＰＦが次第に減少する。次いで、矢印ＺＺで示されるように捕集微粒子量ＱＤＰＦが設定量ＱＤＰＦ１よりも小さくなると、上述したフラグＸＳＴＰがリセットされて（ＸＳＴＰ＝０）補助燃料Ｑｖの供給が許容される。
図２７は本発明による第８実施例の補助燃料Ｑｖの供給停止制御ルーチンを示している。このルーチンはたとえば図１１のステップ１１３で実行される。
図２７を参照すると、ステップ１９０ではパティキュレートフィルタ１３上の捕集微粒子量ＱＤＰＦが算出される。続くステップ１９１では捕集微粒子量ＱＤＰＦが設定量ＱＤＰＦ１よりも大きいか否かが判別される。ＱＤＰＦ＞ＱＤＰＦ１のときには次いでステップ１９２に進み、フラグＸＳＴＰがセットされる（ＸＳＴＰ＝１）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が停止される。これに対し、ＱＤＰＦ≦ＱＤＰＦ１のときには次いでステップ１９３に進み、フラグＸＳＴＰがリセットされる（ＸＳＴＰ＝０）。したがって、このとき補助燃料Ｑｖの供給が許容される。
内燃機関の全体図である。 主燃料Ｑｍおよび補助燃料Ｑｖを説明するための図である。 機関出力がトルクによって代表される場合における本発明による第１実施例を説明するための図である。 機関出力が過給圧によって代表される場合における本発明による第１実施例を説明するための図である。 要求トルクＴＱＴを示す線図である。 実トルクＴＱＡを示す線図である。 要求過給圧ＰＭＴを示す線図である。 本発明による第１実施例の補助燃料供給制御ルーチンを示すフローチャートである。 機関出力が過給圧によって代表される場合における本発明による第２実施例を説明するための図である。 設定値ＰＭＳ１を示す線図である。 本発明による第２実施例の補助燃料供給制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による第２実施例の補助燃料供給停止制御ルーチンを示すフローチャートである。 機関出力が過給圧によって代表される場合における本発明による第３実施例を説明するための図である。 設定値ＤＰＭＡ１を示す線図である。 本発明による第３実施例の補助燃料供給停止制御ルーチンを示すフローチャートである。 機関出力が過給圧によって代表される場合における本発明による第４実施例を説明するための図である。 設定値ＤＰＭＳ１を示す線図である。 本発明による第４実施例の補助燃料供給停止制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による別の実施例の設定値ＤＯＰＳ１を示す線図である。 排気エネルギが排気ガス温度によって代表される場合における本発明による第５実施例を説明するための図である。 本発明による第５実施例の補助燃料供給停止制御ルーチンを示すフローチャートである。 排気エミッション量ＱＥＭを示す線図である。 本発明による第６実施例の補助燃料供給停止制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による第７実施例を説明するための図である。 本発明による第７実施例の補助燃料供給停止制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による第８実施例を説明するための図である。 本発明による第８実施例の補助燃料供給停止制御ルーチンを示すフローチャートである。
符号の説明
１…機関本体
５…ターボチャージャ
１３…パティキュレートフィルタ
１５…燃料噴射弁
４３…アクセルペダル

Claims (16)

  1. 排気過給機と、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁とを具備した内燃機関において、要求出力に対する実際の機関出力の不足分である出力不足分が予め定められた許容限界よりも大きいか否かを判断し、該出力不足分が許容限界よりも大きいと判断されたときには、主燃料が供給された後の膨張行程に燃料噴射弁から補助燃料を供給して排気過給機内に流入する排気ガスのエネルギである排気エネルギを一時的に増大させるようにした燃料供給制御装置。
  2. 前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきか否かを判断し、補助燃料による排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断されたときには、補助燃料の供給量を減量補正するようにした請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  3. 前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断されたときには、前記出力不足分が前記許容限界よりも大きいか否かに関わらず、補助燃料の供給を停止するようにした請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  4. 排気過給機の状態を代表する排気過給機状態代表値を求め、前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきか否かを該排気過給機状態代表値に基づいて判断するようにした請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  5. 前記排気過給機状態代表値が、過給圧、排気過給機内に流入する排気ガスのエネルギ、および排気過給機の回転数のうちの少なくとも一つである請求項４に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  6. 前記出力不足分を代表する出力不足分代表値を求め、該出力不足分代表値が前記排気過給機状態代表値に応じて定まる設定値よりも小さいときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにした請求項４に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  7. 前記実際の機関出力を代表する実出力代表値を求めると共に該実出力代表値の変化率を求め、該実出力代表値の変化率が前記排気過給機状態代表値に応じて定まる設定値よりも大きいときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにした請求項４に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  8. 前記出力不足分を代表する出力不足分代表値を求めると共に該出力不足分代表値の変化率を求め、該出力不足分代表値の変化率が前記排気過給機状態代表値に応じて定まる設定値よりも小さいときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにした請求項４に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  9. 前記出力不足分を代表する出力不足分代表値を求めると共に該出力不足分代表値の変化率を求め、該出力不足分代表値の変化率が前記排気過給機状態代表値および該出力不足分代表値に応じて定まる設定値よりも小さいときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにした請求項４に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  10. 前記補助燃料を供給したときと仮定したときの前記排気エネルギを予測し、該予測された排気エネルギが予め定められた設定量よりも多いときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにした請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  11. 前記補助燃料を供給したと仮定したときの排気エミッション量を予測し、該予測された排気エミッション量が予め定められた設定量よりも多いときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにした請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  12. 排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタが排気通路内に配置されており、前記補助燃料を供給しないときの該パティキュレートフィルタ上の捕集微粒子量に対する補助燃料を供給したときの該捕集微粒子量の増加分の変化率を求め、該求められた増加分変化率が予め定められた設定値よりも大きいときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにした請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  13. 排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタが排気通路内に配置されており、該パティキュレートフィルタ上の捕集微粒子量が予め定められた設定量よりも多いときまたは多くなったときに前記補助燃料による前記排気エネルギの増大作用を抑制すべきと判断するようにした請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  14. 前記要求出力を代表する要求出力代表値と、前記実際の機関出力を代表する実出力代表値とをそれぞれ求めると共に、該要求出力代表値から該実出力代表値を減算することにより前記出力不足分を代表する出力不足分代表値を求め、該出力不足分代表値が予め定められた設定値よりも大きいときに前記出力不足分が前記許容限界よりも大きいと判断するようにした請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  15. 前記要求出力代表値がアクセルペダルの踏み込み量に基づいて求められる要求トルクであり、前記実出力代表値が実際のトルクである請求項１４に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
  16. 前記要求出力代表値がアクセルペダルの踏み込み量に基づいて求められる要求過給圧であり、前記実出力代表値が実際の過給圧である請求項１４に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
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