JP2007077828A - 内燃機関の燃料圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス浄化用の触媒の活性化を図るために燃料圧を制御する場合において、燃焼状態および排ガス特性をいずれも向上させることができる内燃機関の燃料圧制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関３の気筒３ａ内に直接噴射される燃料の圧力を燃料圧Ｐｆとして制御する内燃機関３の燃料圧制御装置１は、ＥＣＵ２および触媒温センサ２５を備える。ＥＣＵ２は、燃料ポンプ５ｃを介して、燃料圧Ｐｆを、触媒温センサ２５により検出された触媒の温度ＴＣＡＴが所定温度ＴＲＥＦよりも低いとき（ステップ８がＹＥＳのとき）には、所定温度以上のときよりも高くなるように制御する（ステップ９）。
【選択図】 図３

Description

本発明は、排ガス浄化用の触媒の活性化を図るために燃料圧を制御する内燃機関の燃料圧制御装置に関する。

従来、この種の内燃機関の燃料圧制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、圧縮着火式のものであり、燃料を昇圧する燃料ポンプと、昇圧された燃料を蓄えるコモンレールと、コモンレールに接続され、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、排ガスを浄化する触媒などを備えている。

また、燃料圧制御装置は、制御ユニットと、コモンレール内の燃料圧を検出する燃料圧センサと、触媒温度を検出する触媒温度センサと、機関回転数を検出する機関回転数センサと、アクセルペダルの開度（以下「アクセル開度」という）を検出するアクセル開度センサなどを備えている。

この燃料圧制御装置では、内燃機関のアイドル運転中、検出された触媒温度が触媒の活性化温度よりも若干高い所定のしきい値と比較され、このしきい値よりも触媒温度が低いときには、触媒の活性化を図るために、特許文献１の図２２および段落番号［００９１］〜［００９３］に記載されているように、燃料圧が制御されるとともに、吸入空気量および燃料噴射量が制御される。

まず、燃料圧制御では、機関回転数およびアクセル開度に応じてマップを検索することにより、要求トルクが算出され、この要求トルクおよび機関回転数に応じてマップを検索することにより、目標燃料圧のマップ値が算出され、このマップ値から所定値を減算した値が目標燃料圧として設定される。すなわち、触媒を活性化させる際、目標燃料圧は、通常時よりも低い値に設定される。そして、燃料圧が目標燃料圧になるように、燃料ポンプの運転が制御される。

このように燃料圧制御が実行されると、燃料圧が通常時よりも低い値に制御されることで、燃料噴射時間が通常時よりも長くなる。それにより、機関回転数が目標機関回転数よりも低くなるのに伴って、吸入空気量制御では、吸入空気量が増量するように制御されるとともに、燃料噴射量制御では、燃料噴射量が増大するように制御される。その結果、排ガス温度が高められることで、触媒が活性化する。

特開２０００−９７０７８号公報

上記従来の内燃機関の燃料圧制御装置によれば、触媒を活性化させる際、燃料圧が通常時よりも低い値に制御されるので、燃料が燃料噴射弁によって気筒内に噴射された際、燃料の粒子が大きくなり、燃料の霧化状態が悪化してしまう。その結果、燃焼状態が悪化することで、排ガス特性が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、排ガス浄化用の触媒の活性化を図るために燃料圧を制御する場合において、燃焼状態および排ガス特性をいずれも向上させることができる内燃機関の燃料圧制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、排ガスを浄化する触媒（排気浄化触媒１２）を有する内燃機関３において、内燃機関３の気筒３ａ内に直接噴射される燃料の圧力を燃料圧Ｐｆとして制御する内燃機関３の燃料圧制御装置１であって、触媒の温度ＴＣＡＴを検出する触媒温度検出手段（触媒温センサ２５）と、燃料圧Ｐｆを変更可能な燃料圧変更機構（燃料ポンプ５ｃ）と、燃料圧変更機構を介して、燃料圧Ｐｆを、検出された触媒の温度ＴＣＡＴが所定温度ＴＲＥＦよりも低いとき（ステップ８の判別結果がＹＥＳのとき）には、所定温度以上のときよりも高くなるように制御する燃料圧制御手段（ＥＣＵ２、ステップ９）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、燃料圧を変更可能な燃料圧変更機構を介して、燃料圧が、検出された触媒の温度が所定温度よりも低いときには所定温度以上のときよりも高くなるように制御されるので、この所定温度を触媒が活性化する温度に設定することにより、触媒の温度が所定温度よりも低く、触媒が活性化していないことで、その活性化を図る場合、燃料圧がそれ以外の場合よりも高い値に制御される。それにより、触媒の活性化を図るために燃料圧をより低い値に制御する従来の場合と比べて、燃料を気筒内に噴射した際、燃料の粒子をより小さくでき、燃料をより良好な状態に霧化させることができる。その結果、燃焼状態および排ガス特性をいずれも向上させることができる（なお、本明細書における「触媒の温度の検出」は、センサなどにより触媒の温度を直接検出することに限らず、他のパラメータに基づいて触媒の温度を推定することも含む）。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料圧制御装置について説明する。図１は、本実施形態の燃料圧制御装置１を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示しており、図２は、燃料圧制御装置１の概略構成を示している。図２に示すように、燃料圧制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、エンジン３の運転状態に応じて、燃料圧制御を実行するとともに、燃料噴射制御などの各種の制御処理を実行する。

エンジン３は、図示しない車両に搭載された直列４気筒型ディーゼルエンジンであり、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）と、クランクシャフト３ｃなどを備えている。

このエンジン３には、クランク角センサ２０が設けられている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１ｄｅｇ）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に応じて、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、エンジン３には、燃料噴射弁４が気筒３ａ毎に設けられており（１つのみ図示）、各燃料噴射弁４はいずれも、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。燃料噴射弁４は、ＥＣＵ２によって、その開弁時間および開弁タイミング、すなわち燃料噴射量および燃料噴射タイミングが制御される。

さらに、エンジン３には、燃料供給装置５が設けられている。この燃料供給装置５は、燃料噴射弁４に高圧の燃料（軽油）を供給するものであり、燃料タンク５ａと、これに燃料供給路５ｂを介して接続されたコモンレール５ｄと、燃料タンク５ａとコモンレール５ｄとの間の燃料供給路５ｂに設けられた燃料ポンプ５ｃなどを備えている。

燃料ポンプ５ｃ（燃料圧変更機構）は、電動式の低圧ポンプと、クランクシャフト３ｃの回転を動力源とする高圧ポンプと、高圧ポンプによる昇圧状態を制御するための電磁弁（いずれも図示せず）などを組み合わせたものであり、これらはいずれもＥＣＵ２に電気的に接続されている。この燃料供給装置５では、後述するように、ＥＣＵ２によって燃料ポンプ５ｃの運転が制御され、それにより、コモンレール５ｄ内の燃料の圧力（以下「燃料圧」という）Ｐｆが制御される。

一方、コモンレール５ｄは、その内部空間が燃料ポンプ５ｃからの燃料を高圧状態で蓄える燃料室になっている。コモンレール５ｄは、燃料供給路５ｂを介して燃料噴射弁４に接続されており、燃料噴射弁４の開弁により、コモンレール５ｄ内の燃料は気筒３ａ内に噴射される。コモンレール５ｄには、燃料圧センサ２１が取り付けられており、この燃料圧センサ２１は、燃料圧Ｐｆを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、コモンレール５ｄは、燃料戻し路５ｅを介して燃料タンク５ａに接続されており、この燃料戻し路５ｅには、高圧リリーフ弁５ｆが設けられている。この高圧リリーフ弁５ｆは、機械式のものであり、燃料圧Ｐｆが所定のリリーフ圧を超えたときに開弁する。それにより、コモンレール５ｄ内の燃料が燃料戻し路５ｅを介して燃料タンク５ａ内に戻され、燃料圧Ｐｆが所定のリリーフ圧以下になるように調整される。

一方、エンジン３の吸気通路６には、上流側から順に、エアフローセンサ２２、ターボチャージャ７、スロットル弁機構８およびスワール弁機構９が設けられている。このエアフローセンサ２２は、熱線式エアフローメータで構成されており、後述するスロットル弁８ａを通過する空気の流量を検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、エアフローセンサ２２の検出信号などに基づき、気筒３ａに吸入される吸入空気量（新気量）Ｇｃｙｌを算出する。

また、ターボチャージャ７は、吸気通路６のエアフローセンサ２２よりも下流側に設けられたコンプレッサブレード７ａと、排気通路１１の途中に設けられ、コンプレッサブレード７ａと一体に回転するタービンブレード７ｂと、複数の可変ベーン７ｃ（２つのみ図示）と、可変ベーン７ｃを駆動するベーンアクチュエータ７ｄなどを備えている。

このターボチャージャ７では、排気通路１１内の排気によってタービンブレード７ｂが回転駆動されると、これと一体のコンプレッサブレード７ａも同時に回転することにより、吸気通路６内の空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。

また、可変ベーン７ｃは、ターボチャージャ７が発生する過給圧Ｐｃを変化させるためのものであり、ハウジングのタービンブレード７ｂを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられている。可変ベーン７ｃは、ＥＣＵ２に接続されたアクチュエータ（図示せず）に機械的に連結されている。ＥＣＵ２は、アクチュエータを介して可変ベーン７ｃの開度を変化させ、タービンブレード７ｂに吹き付けられる排気量を変化させることによって、タービンブレード７ｂの回転速度すなわちコンプレッサブレード７ａの回転速度を変化させ、それにより、過給圧を制御する。

また、吸気通路６のターボチャージャ７よりも下流側には、過給圧センサ２３が取り付けられている。この過給圧センサ２３は、半導体圧力センサなどで構成され、吸気通路６内の過給圧Ｐｃを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、スロットル弁機構８は、スロットル弁８ａおよびこれを駆動するＴＨアクチュエータ８ｂなどを備えている。スロットル弁８ａは、吸気通路６の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりスロットル弁８ａを通過する空気の流量を変化させる。ＴＨアクチュエータ８ｂは、モータに減速ギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＴＨアクチュエータ８ｂを介してスロットル弁８ａの開度を変化させ、それにより、吸入空気量を制御する。

また、吸気通路６のスロットル弁機構８よりも下流側の部分は、１つの集合部と、そこから分岐した４つの分岐部とからなるインテークマニホールド６ａになっている。このインテークマニホールド６ａ内の通路は、集合部から各分岐部にわたってスワール通路６ｂおよびバイパス通路６ｃに分かれており、これらの通路６ｂ，６ｃはそれぞれ、２つの吸気ポートを介して気筒３ａ内に連通している。

前述したスワール弁機構９は、スワール流を発生させることによって気筒３ａ内の混合気を攪拌するものであり、スワール通路６ｂ内に設けられたスワール弁９ａと、これを駆動するスワールアクチュエータ９ｂなどを備えている。スワールアクチュエータ９ｂは、モータに減速ギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、スワールアクチュエータ９ｂを介してスワール弁９ａの開度を変化させ、それにより、スワール流の発生状態を制御する。

また、エンジン３には、排気還流装置１０が設けられている。この排気還流装置１０は、吸気通路６および排気通路１１の間に接続されたＥＧＲ通路１０ａと、このＥＧＲ通路１０ａを開閉するＥＧＲ制御弁１０ｂなどで構成されている。ＥＧＲ通路１０ａの一端は、排気通路１１のタービンブレード７ｂよりも上流側の部分に開口し、他端は、吸気通路６のバイパス通路６ｃの部分に開口している。

ＥＧＲ制御弁１０ｂは、そのリフトが最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＥＧＲ制御弁１０ｂを介して、ＥＧＲ通路１０ａの開度を変化させ、それにより、排気還流量を制御する。このＥＧＲ制御弁１０ｂには、リフトセンサ２４が取り付けられており、このリフトセンサ２４は、ＥＧＲ制御弁１０ｂのリフト（以下「リフト」という）Ｌｅｇｒを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、排気通路１１のタービンブレード７ｂよりも下流側には、排気浄化触媒１２および触媒温センサ２５（触媒温度検出手段）が設けられている。この排気浄化触媒１２は、その温度が所定温度ＴＲＥＦ以上のときには、活性化状態に確実に保持され、それにより、排気通路１１を流れる排ガス中のＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを浄化する。また、触媒温センサ２５は、排気浄化触媒１２の温度（以下「触媒温」という）ＴＣＡＴを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２６が接続されている。このアクセル開度センサ２６は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、ＥＣＵ２（燃料圧制御手段）は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２６の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、運転状態に応じて、以下に述べるように、燃料圧制御などを実行する。

以下、図３を参照しながら、ＥＣＵ２により実行される制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、以下の２つの条件（ａ），（ｂ）がいずれも成立しているか否かを判別する。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより算出される。
（ａ）エンジン回転数ＮＥが所定値ＮＥＲＥＦ（例えば１５００ｒｐｍ）以下であること。
（ｂ）要求トルクＰＭＣＭＤが所定値ＰＭＲＥＦ（例えば７５Ｎ・ｍ）以下であること。

このステップ１の判別結果がＮＯのとき、すなわちＮＥ＞ＮＥＲＥＦまたはＰＭＣＭＤ＞ＰＭＲＥＦが成立しているときには、後述する触媒昇温用の制御を実行すべき運転状態にないとして、ステップ２〜７において、以下に述べるように、通常時用の各種の制御処理を実行する。

すなわち、まず、ステップ２で、通常時用の燃料圧制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、通常時用の目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄを算出するとともに、燃料圧Ｐｆが通常時用の目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄになるように、燃料ポンプ５ｃの運転を制御する。

次に、ステップ３で、通常時用の燃料噴射制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、基本燃料噴射量を算出し、これを各種の運転状態パラメータ（例えばエンジン水温）に応じて補正することにより、通常時用の燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する。この通常時用の燃料噴射量ＱＩＮＪは、燃料噴射弁４の開弁時間として算出される。次に、この通常時用の燃料噴射量ＱＩＮＪおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、通常時用の燃料噴射タイミング（噴射開始タイミングおよび噴射終了タイミング）を算出する。そして、以上のように算出された通常時用の燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射タイミングに基づいて、燃料噴射弁４の開弁時間、開弁タイミングおよび閉弁タイミングを制御する。

ステップ３に続くステップ４では、通常時用の過給圧制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、通常時用の目標過給圧Ｐｃ＿ｃｍｄを算出する。そして、過給圧Ｐｃが通常時用の目標過給圧Ｐｃ＿ｃｍｄになるように、ベーンアクチュエータ７ｄを介して、可変ベーン７ｃの開度を制御する。

次いで、ステップ５で、通常時用のスワール制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、スワール弁９ａの通常時用の目標スワール開度を算出する。そして、この通常時用の目標スワール開度に応じて、スワールアクチュエータ９ｂを制御する。

ステップ５に続くステップ６では、通常時用のＥＧＲ制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、通常時用の目標リフトＬｃｍｄを算出する。そして、リフトＬｅｇｒが通常時用の目標リフトＬｅｇｒ＿ｃｍｄになるように、ＥＧＲ制御弁１０ｂを制御する。

次に、ステップ７で、通常時用の吸入空気量制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、通常時用の目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄを算出する。そして、吸入空気量Ｇｃｙｌが通常時用の目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄになるように、ＴＨアクチュエータ８ｂを介して、スロットル弁８ａの開度を制御する。以上のように、ステップ７を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ８に進み、触媒温ＴＣＡＴが所定温度ＴＲＥＦより低いか否かを判別する。この所定温度ＴＲＥＦは、前述したように、触媒温ＴＣＡＴがこれ以上であれば、排気浄化触媒１２が活性化状態に確実に保持される値に設定されている。

ステップ８の判別結果がＮＯのときには、排気浄化触媒１２が活性化しており、触媒昇温制御を実行する必要がないとして、前述したように、ステップ２〜７の通常時用の各種の制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ８の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、排気浄化触媒１２が活性化していないおそれがあり、触媒昇温用の制御を実行すべき状態にあるときには、ステップ９〜１４において、以下に述べるように、触媒昇温用の各種の制御処理を実行する。

すなわち、まず、ステップ９で、触媒昇温用の燃料圧制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しない触媒昇温用のマップを検索することにより、触媒昇温用の目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄを算出するとともに、燃料圧Ｐｆが触媒昇温用の目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄになるように、燃料ポンプ５ｃの運転を制御する。この触媒昇温用のマップでは、触媒昇温用の目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄは、前述したステップ２の通常時用の目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄよりも高い値に設定されている。これは、燃料噴射時における燃料の細粒化を促進し、良好な霧化状態を確保することによって、排気浄化触媒１２をより迅速に昇温・活性化させるためである。

次に、ステップ１０で、触媒昇温用の燃料噴射制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しない触媒昇温用のマップを検索することにより、基本燃料噴射量を算出し、これを各種の運転状態パラメータ（例えばエンジン水温）に応じて補正することにより、触媒昇温用の燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する。この触媒昇温用の燃料噴射量ＱＩＮＪは、前述したステップ３の通常時用の燃料噴射量ＱＩＮＪよりも大きい値として算出される。これは、後述する触媒昇温用の吸入空気量制御において、触媒昇温用の吸入空気量Ｇｃｙｌが通常時用の触媒昇温用のよりも小さい値になるように制御されるので、触媒昇温用の制御中、エンジン３の発生トルクを通常時の制御中と同等に確保するためである。

次いで、この触媒昇温用の燃料噴射量ＱＩＮＪおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、触媒昇温用の燃料噴射タイミングを算出する。この触媒昇温用の燃料噴射タイミングでは、燃料の噴射開始タイミングが通常時用の噴射開始タイミングよりも遅いタイミングに設定される。これは、燃料の噴射開始タイミングを通常時用の噴射開始タイミングよりも遅く設定すると、排気温度がより高い温度になることで、排気浄化触媒１２の活性化を促進できるためである。そして、以上のように算出された触媒昇温用の燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射タイミングに基づいて、燃料噴射弁４の開弁時間および開弁タイミングを制御する。

ステップ１０に続くステップ１１では、触媒昇温用の過給圧制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しない触媒昇温用のマップを検索することにより、触媒昇温用の目標過給圧Ｐｃ＿ｃｍｄを算出する。そして、過給圧Ｐｃが触媒昇温用の目標過給圧Ｐｃ＿ｃｍｄになるように、ベーンアクチュエータ７ｄを介して、可変ベーン７ｃの開度を制御する。この触媒昇温用のマップでは、触媒昇温用の目標過給圧Ｐｃ＿ｃｍｄは、前述したステップ４の通常時用の目標過給圧Ｐｃ＿ｃｍｄよりも低い値に設定されている。これは、ターボチャージャ７の仕事を低減することにより、その分、排気エネルギを増大させることで、排気浄化触媒１２の活性化を促進するためである。

次いで、ステップ１２で、触媒昇温用のスワール制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しない触媒昇温用のマップを検索することにより、スワール弁９ａの触媒昇温用の目標スワール開度を算出する。そして、この触媒昇温用の目標スワール開度に応じて、スワールアクチュエータ９ｂを制御する。この触媒昇温用のマップでは、触媒昇温用の目標スワール開度は、前述したステップ５の通常時用の目標スワール開度よりも大きい値に設定されている。これは、より強いスワール流を気筒３ａ内に発生させ、混合気の良好な燃焼状態を確保することで、燃焼温度すなわち排ガス温度を上昇させ、それにより、排気浄化触媒１２の活性化を促進するためである。

ステップ１２に続くステップ１３では、触媒昇温用のＥＧＲ制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しない触媒昇温用のマップを検索することにより、触媒昇温用の目標リフトＬｃｍｄを算出する。そして、リフトＬｅｇｒが触媒昇温用の目標リフトＬｅｇｒ＿ｃｍｄになるように、ＥＧＲ制御弁１０ｂを制御する。この触媒昇温用のマップでは、触媒昇温用の目標リフトＬｅｇｒ＿ｃｍｄは、前述したステップ６の通常時用の目標リフトＬｅｇｒ＿ｃｍｄよりも大きい値に設定されている。これは、ＥＧＲ量を増大し、吸入空気量Ｇｃｙｌを減らすことで、空燃比をリッチ化し、それによって、排気浄化触媒１２の活性化を促進するためである。

次に、ステップ１４で、触媒昇温用の吸入空気量制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しない触媒昇温用のマップを検索することにより、触媒昇温用の目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄを算出する。そして、吸入空気量Ｇｃｙｌが触媒昇温用の目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄになるように、ＴＨアクチュエータ８ｂを介して、スロットル弁８ａの開度を制御する。この触媒昇温用のマップでは、触媒昇温用の目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄは、前述したステップ７の通常時用の目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄよりも小さい値に設定されている。これは、吸入空気量Ｇｃｙｌを減らし、空燃比をリッチ化することによって、排気浄化触媒１２の活性化を促進するためである。以上のようにステップ１４を実行した後、本処理を終了する。

以上のように構成された本実施形態の燃料圧制御装置１によれば、触媒温ＴＣＡＴが所定温度ＴＲＥＦよりも低いとき、すなわち排気浄化触媒１２が活性化していないおそれがあるときには、目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄが通常時用の値よりも高い触媒昇温用の目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄとして算出され、それにより、燃料圧Ｐｆが触媒昇温用の目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄになるように制御される。その結果、排気浄化触媒１２の活性化を図るための燃料圧制御において、燃料圧をより低い値に制御する従来の場合と比べて、燃料が気筒３ａ内に噴射された際、燃料の粒子をより小さくでき、燃料をより良好な状態に霧化させることができる。その結果、燃焼状態および排ガス特性をいずれも向上させることができる。

これに加えて、触媒温ＴＣＡＴが所定温度ＴＲＥＦよりも低いときには、前述したように、排気浄化触媒１２の活性化を促進するように、触媒昇温用の燃料噴射制御、触媒昇温用の過給圧制御、触媒昇温用のスワール制御、触媒昇温用のＥＧＲ制御および触媒昇温用の吸入空気量制御処理がそれぞれ実行されるので、排気浄化触媒１２をより迅速に活性化させることができる。その結果、排ガス特性をさらに向上させることができる。

なお、実施形態は、燃料圧制御装置１をディーゼルエンジンタイプの内燃機関３に適用した例であるが、本願発明の燃料圧制御装置はこれに限らず、燃料を気筒内に直接噴射する内燃機関に適用可能である。例えば、燃料圧制御装置１を筒内直噴式のガソリンエンジンに適用してもよい。

また、実施形態は、触媒温度検出手段として、触媒温ＴＣＡＴを直接的に検出する触媒温センサ２５を用いた例であるが、本願発明の触媒温度検出手段はこれに限らず、触媒温度検出手段として、触媒温ＴＣＡＴを他のパラメータに基づいて触媒温ＴＣＡＴを推定するものを用いてもよい。例えば、排気通路１１を流れる排ガスの温度ＴＥＸを検出する排気温センサを排気通路１１に設け、この排気温センサにより検出された排ガスの温度ＴＥＸに基づき、熱力学的モデルなどにより触媒温ＴＣＡＴを推定してもよい。

さらに、実施形態は、燃料圧制御手段としてのＥＣＵ２において、触媒温ＴＣＡＴが所定温度ＴＲＥＦよりも低い場合、触媒昇温用のマップを検索することにより、通常時用の値よりも高い触媒昇温用の目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄを算出するように構成した例であるが、本願発明の燃料圧制御手段はこれに限らず、燃料圧を、検出された触媒の温度が所定温度よりも低いときには、所定温度以上のときよりも高くなるように制御するものであればよい。例えば、触媒温ＴＣＡＴが所定温度ＴＲＥＦよりも低い場合、通常時用の目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄを補正することにより、触媒昇温用の目標燃料圧Ｐｆ＿ｃｍｄを算出するように構成してもよい。

本願発明の一実施形態に係る燃料圧制御装置を適用した内燃機関の概略構成を模式的に示す図である。 燃料圧制御装置の概略構成を示すブロック図である。 燃料圧制御を含む各種の制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 燃料圧制御装置
２ ＥＣＵ（燃料圧制御手段）
３ 内燃機関
３ａ 気筒
５ｃ 燃料ポンプ（燃料圧変更機構）
１２ 排気浄化触媒（触媒）
２５ 触媒温センサ（触媒温度検出手段）
ＴＣＡＴ 触媒の温度
ＴＲＥＦ 所定温度
Ｐｆ 燃料圧

Claims (1)

1. 排ガスを浄化する触媒を有する内燃機関において、当該内燃機関の気筒内に直接噴射される燃料の圧力を燃料圧として制御する内燃機関の燃料圧制御装置であって、
   前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
   前記燃料圧を変更可能な燃料圧変更機構と、
   当該燃料圧変更機構を介して、前記燃料圧を、前記検出された触媒の温度が所定温度よりも低いときには、当該所定温度以上のときよりも高くなるように制御する燃料圧制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料圧制御装置。

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