JP2010185348A - 触媒の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒の活性状態に応じて排ガスの温度を適切に制御することによって、排ガス特性を良好に保ちながら、触媒を速やかに活性化することができる触媒の温度制御装置を提供する。
【解決手段】この触媒１０の温度制御装置１は、取得された触媒１０の温度ＴＣＡＴに基づいて、触媒１０が活性状態にないと判定されたときに、触媒１０の温度よりも所定温度だけ高い温度を目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤとして設定する。また、設定された目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤに応じて、ＥＧＲ装置９による排ガスの還流量、内燃機関３に吸入される吸入空気量、燃料供給手段４，２による内燃機関３への燃料の供給量、および供給タイミングの少なくとも１つである燃焼制御パラメータＱＩＮＪ１，ＴＩＮＪ１〜５を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関から排出された排ガスを浄化する触媒の温度を制御する触媒の温度制御装置に関する。

従来のこの種の温度制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この温度制御装置では、触媒が活性状態にないときに、内燃機関への燃料の供給を３回に分割して行い、それにより、排ガスの温度を高めることによって、触媒の温度を上昇させる。このときの１回分の燃料供給量は、総燃料供給量の１／３に設定され、この総燃料供給量は、内燃機関の回転数および要求トルクに応じて算出された燃料供給量の基本値に、所定の補正項を加算することによって算出される。また、燃料の供給タイミングは、１回目と２回目の間の燃料供給の間隔と、２回目と３回目の燃料供給の間隔が、互いに同じ一定の間隔になるように設定される。一方、触媒が活性状態にあるときには、内燃機関への燃料の供給は、１回のみ行われる。このときの燃料供給量は、内燃機関の回転数および要求トルクに応じて算出される。

特開２０００−３２０３８６号公報

上述した従来の温度制御装置のように、触媒が活性状態にないときに燃料供給量を増大させることは、触媒の活性化を促進し、その浄化能力を早期に確保するのに有効である。しかし、排ガスの温度が高くなるような燃焼が行われると、排ガスに含まれる未燃燃料は多くなる。また、排ガスの温度を急激に上昇させたとしても、触媒の温度はこれに即座には追従しない。これに対して、従来の温度制御装置では、触媒が活性状態にないときには、排ガスの温度を上昇させるべく、触媒の温度とは無関係に、内燃機関の回転数および要求トルクに応じて燃料供給量を算出するにすぎない。このため、未燃燃料を多く含む高温の排ガスが、十分に活性化していない触媒に供給されることがあり、その場合には、未燃燃料が十分に浄化されずに大気中に排出されることで、排ガス特性が悪化するおそれがある。

また、従来の温度制御装置では、燃料供給が一定の等間隔で行われるので、１燃焼サイクルにおいて燃焼が行われる全体の燃焼期間はほぼ一定になる。このため、燃焼期間が短い場合には、排ガスの温度が上昇しにくく、触媒の温度を速やかに上昇させることができないため、触媒を速やかに活性化することができず、排ガス特性が悪化する。逆に、燃焼期間が長い場合には、排ガスの温度が高くなりすぎ、やはり排ガス特性が悪化する。

さらに、触媒の温度が高すぎると、触媒による排ガスの浄化能力は、低下する傾向にある。これに対して、従来の温度制御装置では、触媒が活性状態にあるときには、触媒の温度とは無関係に、内燃機関の回転数および要求トルクに応じて、燃料供給量を算出する。このため、排ガスの温度が高くなるのに応じて、触媒の温度が過度に高くなることがあり、その場合には、触媒の浄化能力の低下によって、排ガスが十分に浄化されずに大気中に排出され、排ガス特性が悪化するおそれがある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、触媒の活性状態に応じて排ガスの温度を適切に制御することによって、排ガス特性を良好に保ちながら、触媒を速やかに活性化することができる触媒の温度制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明は、内燃機関３から排出された排ガスを浄化する触媒１０の温度を制御する触媒１０の温度制御装置１であって、触媒１０の温度を取得する温度取得手段（実施形態における（以下、本項において同じ）触媒前排ガス温度センサ２８、触媒後排ガス温度センサ２９、ＥＣＵ２、図４のステップ２１）と、取得された触媒１０の温度（触媒温度ＴＣＡＴ）に基づいて、触媒１０が活性状態にあるか否かを判定する活性状態判定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ２２）と、活性状態判定手段により触媒１０が活性状態にないと判定されたときに、触媒１０の温度よりも第１所定温度だけ高い温度を目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤとして設定する目標排ガス温度設定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ２３）と、排気通路６に排出された排ガスの一部を吸気通路５に還流させるＥＧＲ装置９と、内燃機関３に燃料を供給する燃料供給手段（インジェクタ４、ＥＣＵ２）と、設定された目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤに応じて、ＥＧＲ装置９による排ガスの還流量、内燃機関３に吸入される吸入空気量、燃料供給手段による燃料の供給量、および供給タイミングの少なくとも１つである燃焼制御パラメータ（第１〜第５燃料噴射量ＱＩＮＪ１〜ＱＩＮＪ５、第１〜第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ１〜ＴＩＮＪ５）を制御する制御手段（ＥＣＵ２、図３のステップ７，８）と、を備えることを特徴とする。

この触媒の温度制御装置によれば、取得された触媒の温度に基づいて、触媒が活性状態にあるか否かを判定するとともに、触媒が活性状態にないと判定されたときには、取得された触媒の温度よりも第１所定温度だけ高い温度を目標排ガス温度として設定する。そして、この目標排ガス温度に応じて、ＥＧＲ装置による排ガスの還流量、内燃機関に吸入される吸入空気量、燃料供給手段による燃料の供給量、および供給タイミングの少なくとも１つである燃焼制御パラメータを制御する。

以上のように、触媒が活性状態にないときには、触媒の温度よりも第１所定温度だけ高い温度を目標排ガス温度として設定するので、目標排ガス温度をそのときの実際の触媒の温度に応じて適切に設定することができる。また、上述したように定義される燃焼制御パラメータは、燃焼状態と相関性を有し、排ガスの温度を制御可能なものである。したがって、この目標排ガス温度に応じて、燃焼制御パラメータを制御することで、排ガスの温度の過度の上昇を回避しながら、触媒の温度を上昇させることができる。これにより、排ガスの温度の上昇による未燃燃料の排出量の低減を優先し、排ガス特性を良好に保ちながら、触媒を速やかに活性化することができる。

請求項２に係る発明は、内燃機関３から排出された排ガスを浄化する触媒１０の温度を制御する触媒１０の温度制御装置１であって、触媒１０の温度を取得する温度取得手段（触媒温度センサ２８）と、取得された触媒１０の温度（触媒温度ＴＣＡＴ）に基づいて、触媒１０が活性状態にあるか否かを判定する活性状態判定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ２２）と、活性状態判定手段により触媒１０が活性状態にないと判定されたときに、触媒１０の温度よりも第１所定温度だけ高い温度を目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤとして設定する目標排ガス温度設定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ２３）と、内燃機関３に燃料を供給する燃料供給手段（インジェクタ４、ＥＣＵ２）と、設定された目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤに応じて、燃料供給手段による燃料の供給量および供給タイミングの少なくとも一方である燃料供給パラメータ（第１〜第５燃料噴射量ＱＩＮＪ１〜ＱＩＮＪ５、第１〜第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ１〜ＴＩＮＪ５）を制御する制御手段（ＥＣＵ２、図３のステップ７，８）と、を備えることを特徴とする。

この触媒の温度制御装置によれば、取得された触媒の温度に基づいて、触媒が活性状態にあるか否かを判定するとともに、触媒が活性状態にないと判定されたときには、取得された触媒の温度よりも第１所定温度だけ高い温度を目標排ガス温度として設定する。そして、この目標排ガス温度に応じて、燃料供給手段による燃料の供給量および供給タイミングの少なくとも一方である燃料供給パラメータを制御する。

以上のように、触媒が活性状態にないときには、触媒の温度よりも第１所定温度だけ高い温度を目標排ガス温度として設定するので、目標排ガス温度をそのときの実際の触媒の温度に応じて適切に設定することができる。また、上述したように定義される燃料供給パラメータは、燃焼状態と相関性を有し、排ガスの温度を制御可能なものである。したがって、この目標排ガス温度に応じて、燃料供給パラメータを制御することで、排ガスの温度の過度の上昇を回避しながら、触媒の温度を上昇させることができる。これにより、排ガスの温度の上昇による未燃燃料の排出量の低減を優先し、排ガス特性を良好に保ちながら、触媒を速やかに活性化することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の触媒１０の温度制御装置１において、目標排ガス温度設定手段は、触媒１０が活性状態にあると判定されたときに、所定の活性温度ＴＣＡＴＲＥＦよりも第２所定温度だけ低い温度を目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤとして設定することを特徴とする。

この構成によれば、触媒が活性状態にあると判定されたときには、目標排ガス温度を、所定の活性温度よりも第２所定温度だけ低い温度に設定するので、触媒の温度の過度の上昇および低下を回避し、触媒の温度および浄化能力を適切に維持しながら、排ガスの温度をできる限り低い温度に維持することができる。このため、大気中への未燃燃料、ＣＯやＮＯｘなどのエミッション成分の排出量を最大限、低減でき、それにより、排ガス特性を向上させることができる。また、排ガスの温度の不必要な上昇を回避できる分、消費燃料量を低減することができる。

本発明を適用した内燃機関の構成を概略的に示す図である。 温度制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態によるマルチ噴射制御処理を示すメインフローである。 目標排ガス温度の算出処理を示すサブルーチンである。 燃料噴射時期の算出処理を示すサブルーチンである。 燃料噴射時期のフィードバック補正値の算出処理を示すサブルーチンである。 燃料噴射量の算出処理を示すサブルーチンである。 燃料噴射量のフィードバック補正値の算出処理を示すサブルーチンである。 実燃焼時期の算出処理の一部を示すサブルーチンである。 図９の残りを示すサブルーチンである。 図９のさらに残りを示すサブルーチンである。 マルチ噴射による第１〜第５燃焼期間における最大燃焼速度と実燃焼時期の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態によるマルチ噴射制御処理を示すメインフローである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図２に示すように、本実施形態による温度制御装置１は、後述する触媒１０の温度制御を含む各種の制御を実行するためのＥＣＵ２を備えており、図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３に適用される。エンジン３は、車両（図示せず）に搭載されたディーゼルエンジンであり、例えば４つの気筒３ａ（１つのみ図示）を有している。

エンジン３のシリンダヘッド３ｂには、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４およびグロープラグ１１が、燃焼室３ｃに臨むように取り付けられている。このインジェクタ４の開弁時間および開弁タイミングは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御され、それにより、燃料噴射量および燃料噴射時期が制御される。また、エンジン３では、エンジン３が冷間運転状態にないときには、吸気行程から圧縮行程までの間に燃料を１回のみ噴射するシングル噴射が実行される。また、エンジン３が冷間運転状態にあるときには、圧縮行程から膨張行程までの所定の期間に燃料を噴射するマルチ噴射が実行される。このマルチ噴射による燃料の噴射は、複数回（例えば５回）に分割して行われる。

グロープラグ１１は、気筒３ａ内の着火を補助するためのものである。このグロープラグ１１は、電極を介してバッテリ（いずれも図示せず）に接続されており、バッテリから供給される電力によって発熱し、気筒３ａ内を加熱する。グロープラグ１１の通電タイミングおよび通電時間は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

グロープラグ１１には、筒内圧センサ２１が取り付けられている（図２参照）。この筒内圧センサ２１は、エンジン３の気筒３ａ内の圧力の変化量（以下「筒内圧変化量」という）ＤＰを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、筒内圧変化量ＤＰに基づいて、筒内圧ＰＣＹＬを算出する。

エンジン３には、ターボチャージャ７が設けられている。このターボチャージャ７は、吸気通路５に設けられたコンプレッサブレード７ａと、排気通路６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６を流れる排ガス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って、吸気を過給する過給動作が行われる。

可変ベーン７ｃは、タービンブレード７ｂを収容するハウジング（図示せず）の壁部に回動自在に取り付けられており、ベーンアクチュエータ７ｄに機械的に連結されている。可変ベーン７ｃの開度は、ＥＣＵ２により、ベーンアクチュエータ７ｄを介して制御される。これにより、タービンブレード７ｂに吹き付けられる排ガスの量が変化するのに伴い、タービンブレード７ｂおよびコンプレッサブレード７ａの回転速度が変化することによって、過給圧が制御される。

また、吸気通路５には、上流側から順に、エアフローセンサ２２、吸気温センサ２３、スロットル弁機構８および吸気圧センサ２４が設けられている。エアフローセンサ２２および吸気温センサ２３は、コンプレッサブレード７ａよりも上流側に設けられており、エンジン３に吸入される吸入空気量ＱＡおよび吸気通路５内の温度（以下「吸気温」という）ＴＡをそれぞれ検出し、それらを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。吸気圧センサ２４は、吸気通路５内の圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

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５内に回動自在に設けられている。ＴＨアクチュエータ８ｂは、モータと減速ギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものである。スロットル弁８ａの開度は、ＥＣＵ２により、ＴＨアクチュエータ８ｂを介して制御され、それにより、スロットル弁８ａを通過する吸入空気量が制御される。

エンジン３には、ＥＧＲ装置９が設けられている。このＥＧＲ装置９は、排気通路６に排出された排ガスの一部を吸気通路５に還流させるものであり、吸気通路５のコンプレッサブレード７ａよりも下流側と排気通路６のタービンブレード７ｂよりも上流側に接続されたＥＧＲ通路９ａと、このＥＧＲ通路９ａを開閉するＥＧＲ制御弁９ｂなどで構成されている。

ＥＧＲ制御弁９ｂは、そのリフトが最大値と最小値の間で連続的に変化する電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＥＧＲ制御弁９ｂを介して、ＥＧＲ通路９ａの開度を変化させることにより、ＥＧＲ通路９ａを介して還流する排ガスの還流量（以下「ＥＧＲ量」という）を制御する。

また、ＥＧＲ通路９ａには、ＥＧＲ量センサ２５が設けられている。このＥＧＲ量センサ２５は、ＥＧＲ通路９ａ内を通過するＥＧＲ量ＱＥＧＲを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、エンジン３には、クランク角センサ２６が設けられている。このクランク角センサ２６は、マグネットロータ２６ａおよびＭＲＥピックアップ２６ｂで構成されており、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、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、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストンが吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。

また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられている。この気筒判別センサは、気筒３ａを判別するためのパルス信号である気筒判別信号を、ＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、これらの気筒判別信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号に基づいて、クランク角ＣＡを気筒３ａごとに算出する。具体的には、このクランク角ＣＡは、ＴＤＣ信号の発生時に値０にリセットされ、１°ごとに出力されるＣＲＫ信号が発生するごとにインクリメントされる。

エンジン３の本体には、水温センサ２７が設けられている。この水温センサ２７は、エンジン３のシリンダブロック（図示せず）内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

前述した触媒１０は、排気通路６のタービンブレード７ｂよりも下流側に設けられている。この触媒１０は、例えば酸化触媒で構成されており、その温度が所定の活性温度ＴＣＡＴＲＥＦよりも高いときに、活性状態に保たれ、排気通路６を流れる排ガス中のＨＣやＣＯを酸化させることによって、排ガスを浄化する。

また、排気通路６には、触媒前排ガス温度センサ２８および触媒後排ガス温度センサ２９が設けられている。触媒前排ガス温度センサ２８は、触媒１０のすぐ上流側の排ガスの温度（以下「触媒前排ガス温度」という）ＴＣＡＴＢを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。触媒後排ガス温度センサ２９は、触媒１０のすぐ下流側の排ガスの温度（以下「触媒後排ガス温度」という）ＴＣＡＴＡ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３０から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、燃圧センサ３１から、インジェクタ４から噴射される燃料の圧力（以下「燃圧」という）ＰＦを表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２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）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜３１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、判別した運転状態に応じて、前述したシングル噴射およびマルチ噴射を含む燃料噴射制御処理を実行する。この燃料噴射制御は、気筒判別信号に基づいて、気筒３ａごとに行われるため、以下では、説明の便宜上、１つの気筒３ａについて説明を行うものとする。

シングル噴射による燃料噴射時期および燃料噴射量は、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、それぞれの所定のマップ（いずれも図示せず）を検索することによって算出される。この要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、温度取得手段、活性化状態判定手段、目標排ガス温度設定手段、燃料供給手段および制御手段に相当する。

図３は、本発明の第１実施形態によるマルチ噴射を制御するマルチ噴射制御処理を示すフローチャートである。本処理は、ＴＤＣ信号の発生間隔よりも短い所定の周期で実行される。なお、以下の説明では、マルチ噴射による１回目〜５回目の燃料噴射の時期をそれぞれ第１〜第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ１〜ＴＩＮＪ５とし、１回目〜５回目の燃料噴射によって噴射される燃料噴射量をそれぞれ第１〜第５燃料噴射量ＱＩＮＪ１〜ＱＩＮＪ５とし、これらの第１〜第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ１〜ＴＩＮＪ５および第１〜第５燃料噴射量ＱＩＮＪ１〜ＱＩＮＪ５を適宜、燃料噴射時期ＴＩＮＪｎおよび燃料噴射量ＱＩＮＪｎという。両者の添え字ｎは、マルチ噴射による燃料の噴射次数（何回目の噴射であるか（ｎ＝１〜５））を表す。

本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン水温ＴＷが所定温度ＴＷＲＥＦ以下で、かつ吸気温ＴＡが所定温度ＴＡＲＥＦ以下であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、エンジン３が冷間運転状態にあると判定し、マルチ噴射による燃料噴射時期ＴＩＮＪｎおよび燃料噴射量ＱＩＮＪｎの算出中であることを表す算出中フラグＦ＿ＣＡＬが「１」であるか否かを判別する（ステップ２）。この算出中フラグＦ＿ＣＡＬは、ＴＤＣ信号の発生に同期して「１」にセットされるものである。また、このＴＤＣ信号の発生に同期して、前記噴射次数ｎが値１に初期化される。

このステップ２の判別結果がＹＥＳのときには、噴射次数ｎが値５よりも大きいか否かを判別する（ステップ３）。この判別結果がＮＯのときには、算出中フラグＦ＿ＣＡＬが前回と今回の間で「０」から「１」に変化したか否かを判別する（ステップ４）。

この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち算出中フラグＦ＿ＣＡＬが「１」にセットされた最初のループのときには、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤを算出する（ステップ５）。

図４は、この目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤの算出処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ２１において、触媒前排ガス温度センサ２８および触媒後排ガス温度センサ２９でそれぞれ検出された触媒前排ガス温度ＴＣＡＴＢおよび触媒後排ガス温度ＴＣＡＴＡに基づいて、触媒１０の温度（以下「触媒温度」という）ＴＣＡＴを推定する。具体的には、触媒温度ＴＣＡＴは、触媒前排ガス温度ＴＣＡＴＢと触媒後排ガス温度ＴＣＡＴＡとの加重平均によって算出される。

次に、算出された触媒温度ＴＣＡＴが前記活性温度ＴＣＡＴＲＥＦ以下であるか否かを判別する（ステップ２２）。この判別結果がＹＥＳで、触媒温度ＴＣＡＴが活性温度ＴＣＡＴＲＥＦ以下のときには、触媒１０が活性状態にないと判定して、触媒温度ＴＣＡＴに第１所定温度ＴＲＥＦ１（例えば２０度）を加算した値を目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤとして設定し（ステップ２３）、本処理を終了する。

一方、ステップ２２の判別結果がＮＯで、触媒温度ＴＣＡＴが活性温度ＴＣＡＴＲＥＦよりも高いときには、触媒１０が活性状態にあると判定して、活性温度ＴＣＡＴＲＥＦから第２所定温度ＴＲＥＦ２（例えば１０度）を減算した値を目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤとして設定し（ステップ２４）、本処理を終了する。

図３に戻り、前記ステップ５に続くステップ６では、算出した目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標吸入空気量ＱＡＣＭＤを算出する。検出された吸入空気量ＱＡがこの目標吸入空気量ＱＡＣＭＤになるように、ＴＨアクチュエータ８ｂが制御されることで、吸入空気量ＱＡが目標吸入空気量ＱＡＣＭＤに収束するようにフィードバック制御される。

次いで、噴射次数ｎに対する燃料噴射時期ＴＩＮＪｎを算出する（ステップ７）とともに、燃料噴射量ＱＩＮＪｎを算出する（ステップ８）。これらの算出処理については後述する。なお、燃料噴射時期ＴＩＮＪｎは、燃料が噴射されるときのクランク角ＣＡで表される。前述したように、噴射次数ｎは、算出中フラグＦ＿ＣＡＬと同様、ＴＤＣ信号の発生に同期して値１にリセットされるため、前記ステップ４の判別結果がＹＥＳのときには、噴射次数ｎ＝１になり、それに応じて、ステップ７および８では、燃料噴射時期ＴＩＮＪｎおよび燃料噴射量ＱＩＮＪｎとして、第１燃料噴射時期ＴＩＮＪ１および第１燃料噴射量ＱＩＮＪ１がそれぞれ算出される。

そして、噴射次数ｎをインクリメントし（ステップ９）、本処理を終了する。このステップ９の実行により、次回のループでは、噴射次数ｎ＝２になるとともに、前記ステップ４の判別結果がＮＯになり、その場合には、前記ステップ５および６をスキップし、前記ステップ７に進み、燃料噴射時期ＴＩＮＪｎおよび燃料噴射量ＱＩＮＪｎとして、第２燃料噴射時期ＴＩＮＪ２および第２燃料噴射量ＱＩＮＪ２をそれぞれ算出する。その後、前記ステップ９を実行し、本処理を終了する。

その後、前記ステップ７および８が繰り返し実行されることによって、第３〜第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ３〜ＴＩＮＪ５および第３〜第５燃料噴射量ＱＩＮＪ３〜ＱＩＮＪ５が順次、算出される。また、第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ５および第５燃料噴射量ＱＩＮＪ５の算出の終了直後には、前記ステップ９の実行により、噴射次数ｎが値５を上回ることで、前記ステップ３の判別結果がＹＥＳになる。その場合には、第１〜第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ１〜ＴＩＮＪ５および第１〜第５燃料噴射量ＱＩＮＪ１〜ＱＩＮＪ５のすべての算出が終了したとして、算出中フラグＦ＿ＣＡＬを「０」にリセットし（ステップ１０）、本処理を終了する。このステップ１０の実行により、前記ステップ２の判別結果がＮＯになり、その場合には、本処理をそのまま終了する。

一方、前記ステップ１の判別結果がＮＯのとき、すなわちエンジン水温ＴＷが所定温度ＴＷＲＥＦよりも高いとき、または吸気温ＴＡが所定温度ＴＡＲＥＦよりも高いときには、エンジン水温ＴＷや吸気温ＴＡが比較的高く、エンジン３が冷間運転状態にないと判定し、前記ステップ１０を実行し、本処理を終了する。

以上のようにして算出された第１〜第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ１〜ＴＩＮＪ５および第１〜第５燃料噴射量ＱＩＮＪ１〜ＱＩＮＪ５に基づいて、インジェクタ４の開弁タイミングおよび開弁時間を制御することによって、マルチ噴射による５回の分割噴射が実行される。

図５は、前記ステップ７で実行される燃料噴射時期ＴＩＮＪｎの算出処理を示すサブルーチンである。なお、第１〜第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ１〜ＴＩＮＪ５の算出方法は、基本的には互いに同じであるため、以下では、噴射次数ｎ＝１、すなわち第１燃料噴射時期ＴＩＮＪ１の場合を中心として説明を行うものとする。

本処理では、まずステップ３１において、燃料噴射時期の基本値ＴＩＮＪＢＡＳＥｎを算出する。具体的には、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ、目標吸入空気量ＱＡＣＭＤ、および前記ステップ２３または２４で算出された目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤに応じ、所定の第１燃料噴射時期マップ（図示せず）を検索することによって、燃料噴射時期の第１基本値ＴＩＮＪＢＡＳＥ１を算出する。この第１燃料噴射時期マップでは、第１基本値ＴＩＮＪＢＡＳＥ１は、燃料の良好な着火性を確保するために、膨張行程の開始時付近に設定されており、より詳しくは、目標吸入空気量ＱＡＣＭＤが少ないほど、より進角側に設定されている。また、第１基本値ＴＩＮＪＢＡＳＥ１は、エンジン回転数ＮＥが低いほど、また要求トルクＰＭＣＭＤが低いほど、より低い温度状態にある排ガスの温度を上昇させるために、より遅角側に設定されている。

次に、第１環境補正値ＣＥＮＶ１を算出する（ステップ３２）。この第１環境補正値ＣＥＮＶｎの算出は、吸気温ＴＡ、吸気圧ＰＢ、ＥＧＲ量ＱＥＧＲ、燃圧ＰＦ、燃料の性状、エンジン３の暖機状態やグロープラグ１１の通電状態などに応じ、それぞれの所定のマップ（図示せず）を検索することによって、補正値をそれぞれ算出するとともに、これらの補正値を互いに加算することによって行われる。なお、上記の燃料の性状は、例えばシングル噴射による燃料の実際の燃焼開始タイミングと目標燃焼開始タイミングに応じて算出され、エンジン３の暖機状態は、始動時からの燃料噴射量の積算値などにより推定された気筒３ａの壁面温度などに応じて判定される。

次いで、第１フィードバック補正値ＣＦＢＩ１を後述するようにして算出する（ステップ３３）。そして、算出した第１基本値ＴＩＮＪＢＡＳＥ１に、第１環境補正値ＣＥＮＶ１および第１フィードバック補正値ＣＦＢＩ１を加算することによって、第１燃料噴射時期ＴＩＮＪ１を算出し（ステップ３４）、本処理を終了する。

また、噴射次数ｎ＝２の場合には、第１燃料噴射時期ＴＩＮＪ１の場合と同様にして、前記ステップ３１〜３４において、第２燃料噴射時期ＴＩＮＪ２を算出する。具体的には、ステップ３１において、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ、目標吸入空気量ＱＡＣＭＤおよび目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤに応じ、所定の第２燃料噴射時期マップ（図示せず）を検索することによって、燃料噴射時期の第２基本値ＴＩＮＪＢＡＳＥ２を算出する。次に、吸気温ＴＡ、吸気圧ＰＢ、ＥＧＲ量ＱＥＧＲ、燃圧ＰＦや燃料の性状などに応じて、第２環境補正値ＣＥＮＶ２を算出するとともに、第２フィードバック補正値ＣＦＢＩ２を算出する（ステップ３２および３３）。そして、第２基本値ＴＩＮＪＢＡＳＥ２に、第２環境補正値ＣＥＮＶ２および第２フィードバック補正値ＣＥＮＶ２を加算することによって、第２燃料噴射時期ＴＩＮＪ２を算出する（ステップ３４）。

同様に、噴射次数ｎ＝３〜５の場合には、エンジン回転数ＮＥなどに応じて、所定の第３〜第５燃料噴射時期マップ（いずれも図示せず）を検索することによって、燃料噴射時期の第３〜第５基本値ＴＩＮＪＢＡＳＥ３〜ＴＩＮＪＢＡＳＥ５をそれぞれ算出する（ステップ３１）。

次に、算出した第３〜第５基本値ＴＩＮＪＢＡＳＥ３〜ＴＩＮＪＢＡＳＥ５に、ステップ３２で算出した第３〜第５環境補正値ＣＥＮＶ３〜ＣＥＮＶ５、およびステップ３３で算出した第３〜第５フィードバック補正値ＣＥＮＶ３〜ＣＥＮＶ５をそれぞれ加算することによって、第３〜第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ３〜ＴＩＮＪ５を算出する（ステップ３４）。

なお、これらの第１〜第５燃料噴射時期マップでは、第１〜第５基本値ＴＩＮＪＢＡＳＥ１〜ＴＩＮＪＢＡＳＥ５は、後述する第１燃焼期間の開始時から第５燃焼期間の終了時までの間で（図１２参照）、燃焼が継続して行われるように設定されている。また、第１〜第５基本値ＴＩＮＪＢＡＳＥ１〜ＴＩＮＪＢＡＳＥ５は、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤが高いほど、第１〜第５燃焼期間のそれぞれの長さが長くなるように設定されている。これは、第１〜第５燃焼期間が長いほど、１燃焼サイクルにおける全体の燃焼期間が長くなることで、排ガスの温度をより上昇させることができるからである。

図６は、前記ステップ３３で実行されるフィードバック補正値ＣＦＢＩｎの算出処理を示すサブルーチンである。なお、第１〜第５フィードバック補正値ＣＦＢＩ１〜ＣＦＢＩ５の算出方法は、基本的には互いに同じであるため、以下では、噴射次数ｎ＝１、すなわち第１フィードバック補正値ＣＦＢＩ１の場合を中心として説明を行うものとする。

本処理では、まずステップ４１において、１回目の燃料噴射による燃料が実際に燃焼を開始した時期を第１実燃焼時期ＩＧ１として算出する。この算出処理については後述する。

次に、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、第１実燃焼時期ＩＧ１の目標となる第１目標燃焼時期ＴＩＧ１を算出する（ステップ４２）。

次いで、算出した第１実燃焼時期ＩＧ１および第１目標燃焼時期ＴＩＧ１に応じて、燃料噴射時期の第１フィードバック補正値ＣＦＢＩ１を算出し（ステップ４３）、本処理を終了する。この第１フィードバック補正値ＣＦＢＩ１の算出は、第１実燃焼時期ＩＧ１が第１目標燃焼時期ＴＩＧ１に収束するよう、例えばＰＩＤフィードバック制御によって行われる。

以下、噴射次数ｎ＝２〜５の場合にも、第１フィードバック補正値ＣＦＢＩ１の場合と同様、第２〜第５実燃焼時期ＩＧ２〜ＩＧ５を算出する（ステップ４１）とともに、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤなどに応じ、それぞれの所定のマップを検索することによって、第２〜第５目標燃焼時期ＴＩＧ２〜ＴＩＧ５を算出する（ステップ４２）。そして、これらの第２〜第５実燃焼時期ＩＧ２〜ＩＧ５および第２〜第５目標燃焼時期ＴＩＧ２〜ＴＩＧ５に応じて、第２〜第５フィードバック補正値ＣＦＢＩ２〜ＣＦＢＩ５をそれぞれ算出する（ステップ４３）。

図７は、前記ステップ８で実行される燃料噴射量ＱＩＮＪｎの算出処理のサブルーチンを示している。なお、第１〜第５燃料噴射量ＱＩＮＪ１〜ＱＩＮＪ５の算出方法は、基本的に互いに同じであるため、以下では、噴射次数ｎ＝１、すなわち第１燃料噴射量ＱＩＮＪ１の場合を中心として説明を行うものとする。

本処理では、まずステップ５１において、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤおよび第１燃料噴射時期ＴＩＮＪ１に応じ、所定の第１燃料噴射量マップ（図示せず）を検索することによって、燃料噴射量の第１基本値ＱＩＮＪＢＡＳＥ１を算出する。

次に、第１フィードバック補正値ＣＦＢＱ１を後述するようにして算出する（ステップ５２）。そして、算出した第１基本値ＱＩＮＪＢＡＳＥ１に第１フィードバック補正値ＣＦＢＱ１を加算することによって、第１燃料噴射量ＱＩＮＪ１を算出し（ステップ５３）、本処理を終了する。

以下、噴射次数ｎ＝２〜５の場合にも、第１燃料噴射量ＱＩＮＪ１の場合と同様、第２〜第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ２〜ＴＩＮＪ５などに応じ、所定の第２〜第５燃料噴射量マップ（いずれも図示せず）を検索することによって、燃料噴射量の第２〜第５基本値ＱＩＮＪＢＡＳＥ２〜ＱＩＮＪＢＡＳＥ５をそれぞれ算出し（ステップ５１）、これらの第２〜第５基本値ＱＩＮＪＢＡＳＥ２〜ＱＩＮＪＢＡＳＥ５に、ステップ５２で算出した第２〜第５フィードバック補正値ＣＦＢＱ２〜ＣＦＢＱ５を加算することによって、第２〜第５燃料噴射量ＱＩＮＪ２〜ＱＩＮＪ５を算出する（ステップ５３）。なお、上記の第１〜第５燃料噴射量マップでは、第１〜第５基本値ＱＩＮＪＢＡＳＥ１〜ＱＩＮＪＢＡＳＥ５はそれぞれ、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤが高いほど、より大きな値に設定されている。

図８は、前記ステップ５２で実行されるフィードバック補正値ＣＦＢＱｎの算出処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ６１において、噴射次数ｎが値１であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標最大燃焼速度ＴＶＭＡＸを算出する（ステップ６２）。

次に、第１燃焼期間における第１最大燃焼速度ＶＭＡＸ１を読み込む（ステップ６３）。この第１最大燃焼速度ＶＭＡＸ１は、後述する実燃焼時期ＩＧｎの算出サブルーチンにおいて、実燃焼時期ＩＧｎと併せて算出される。そして、算出した目標最大燃焼速度ＴＶＭＡＸおよび第１最大燃焼速度ＶＭＡＸ１に応じて、燃料噴射量の第１フィードバック補正値ＣＦＢＱ１を算出し（ステップ６４）、本処理を終了する。このフィードバック補正値ＣＦＢＱｎの算出は、第１最大燃焼速度ＶＭＡＸ１が目標最大燃焼速度ＴＶＭＡＸに収束するよう、例えばＰＩＤフィードバック制御によって行われる。

一方、前記ステップ６１の判別結果がＮＯのとき、すなわち噴射次数ｎ＝２〜５のときには、前記ステップ６２をスキップし、前記ステップ６３以降を実行することによって、第２〜第５フィードバック補正値ＣＦＢＱ２〜ＣＦＢＱ５をそれぞれ算出する。

具体的には、第１フィードバック補正値ＣＦＢＱ１の場合と同様、第２〜第５燃焼期間における第２〜第５最大燃焼速度ＶＭＡＸ２〜ＶＭＡＸ５を読み込み（ステップ６３）、これらの第２〜第５最大燃焼速度ＶＭＡＸ２〜ＶＭＡＸ５、および前記ステップ６２で算出した目標最大燃焼速度ＴＶＭＡＸに応じて、第２〜第５フィードバック補正値ＣＦＢＱ２〜ＣＦＢＱ５を算出する（ステップ６４）。

図９〜図１１は、前記ステップ４１で実行される実燃焼時期ＩＧｎの算出処理を示すサブルーチンである。本処理は、第１〜第５燃焼期間において実燃焼時期ＩＧｎを、最大燃焼速度ＶＭＡＸｎと併せて算出するものである。また、これらの第１〜第５燃焼期間はそれぞれ、図１２に示すように、第１および第２燃料噴射時期ＴＩＮＪ１，ＴＩＮＪ２の間の期間、第２および第３燃料噴射時期ＴＩＮＪ２，ＴＩＮＪ３の間の期間、第３および第４燃料噴射時期ＴＩＮＪ３，ＴＩＮＪ４の間の期間、第４および第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ４，ＴＩＮＪ５の間の期間、ならびに第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ５と所定クランク角ＣＡＲＥＦとの間の期間として定義される。

本処理では、まずステップ７１において、第１燃焼期間フラグＦ＿ＬＩＮＪ１が「１」であるか否かを判別する。この第１燃焼期間フラグＦ＿ＬＩＮＪ１は、第１燃焼期間内にあるときに「１」にセットされるものである。このステップ７１の判別結果がＹＥＳで、第１燃焼期間内のときには、第１燃焼期間フラグＦ＿ＬＩＮＪ１が前回と今回の間で「０」から「１」に変化したか否かを判別する（ステップ７２）。この判別結果がＹＥＳで、１回目の燃料噴射の開始直後には、後述する熱発生率ｄＱＨＲが上昇し始めたタイミングを検出し、このタイミングを第１実燃焼時期ＩＧ１として算出した（ステップ７３）後、ステップ７４に進む。

一方、ステップ７２の判別結果がＮＯのときには、前記ステップ７３をスキップし、ステップ７４に進む。

このステップ７４では、熱発生率ｄＱＨＲがその前回値ｄＱＨＲＺ以上であるか否かを判別する。この熱発生率ｄＱＨＲは、単位クランク角当たりの熱発生量であり、筒内圧センサ２１で検出された筒内圧ＰＣＹＬを用い、次式（１）に従って算出される。
dQHR=(κ×PCYL×1000×dVθ+dPCYL×1000×Vθ)/(κ-1) ・・・（１）
ｄＱＨＲ：熱発生率
κ：混合気の比熱比
ＰＣＹＬ：筒内圧
ｄＶθ：筒内容積変化率
ｄＰＣＹＬ：筒内圧変化率
Ｖθ：筒内容積
ここで、比熱比κは所定値（例えば１．３４）に設定されている。また、筒内容積変化率ｄＶθおよび筒内容積Ｖθは、いずれもクランク角ＣＡに基づいて算出される。

ステップ７４の判別結果がＹＥＳで、ｄＱＨＲ≧ｄＱＨＲＺのときには、そのときの熱発生量ｄＱＨＲを第１最大燃焼速度ＶＭＡＸ１として設定し（ステップ７５）、本処理を終了する。

一方、ステップ７４の判別結果がＮＯで、ｄＱＨＲ＜ｄＱＨＲＺのときには、本処理をそのまま終了する。以上のように、熱発生率ｄＱＨＲがその前回値ｄＱＨＲＺ以上である限り、第１最大燃焼速度ＶＭＡＸ１が更新されるため、第１最大燃焼速度ＶＭＡＸ１は、第１燃焼期間における熱発生率ｄＱＨＲの最大値に相当する（図１２参照）。

一方、前記ステップ７１の判別結果がＮＯで、第１燃焼期間でないときには、第２燃焼期間フラグＦ＿ＬＩＮＪ２が「１」であるか否かを判別する（ステップ７６）。この第２燃焼期間フラグＦ＿ＬＩＮＪ２は、第２燃焼期間内にあるときに「１」にセットされるものである。このステップ７６の判別結果がＹＥＳで、第２燃焼期間内のときには、第２燃焼開始フラグＦ＿ＩＮＪ２が「１」であるか否かを判別する（ステップ７７）。この第２燃焼開始フラグＦ＿ＩＮＪ２、および後述する第３〜第５燃焼開始フラグＦ＿ＩＮＪ３〜Ｆ＿ＩＮＪ５は、第２〜第５燃焼期間のそれぞれにおいて燃焼が開始したことを表し、ＴＤＣ信号の発生に同期して「０」にリセットされるものである。

このステップ７７の判別結果がＮＯのときには、熱発生率ｄＱＨＲがその前回値ｄＱＨＲＺ以下であるか否かを判別する（ステップ７８）。この判別結果がＹＥＳで、熱発生率ｄＱＨＲが低下しているときには、そのときのクランク角ＣＡを第２実燃焼時期ＩＧ２として設定した（ステップ７９）後、ステップ８０に進む。

一方、ステップ７８の判別結果がＮＯで、熱発生率ｄＱＨＲがその前回値ｄＱＨＲＺよりも大きくなり、上昇し始めたときには、２回目の燃料噴射による燃料の燃焼が開始されたと判定し、第２燃焼開始フラグＦ＿ＩＮＪ２を「１」にセットし（ステップ８２）、ステップ８０に進む。

このステップ８２の実行により、前記ステップ７７の判別結果がＹＥＳになり、その場合には、ステップ８０にそのまま進む。

このステップ８０では、熱発生率ｄＱＨＲがその前回値ｄＱＨＲＺ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、そのときの熱発生率ｄＱＨＲを第２最大燃焼速度ＶＭＡＸ２として設定した（ステップ８１）後、本処理を終了する。一方、ステップ８０の判別結果がＮＯのときには、本処理をそのまま終了する。

以上のように、第２燃焼期間内にあるときには、第２燃焼開始フラグＦ＿ＩＮＪ２＝１が成立するまでの間、すなわち２回目の燃料噴射が実行されてから燃料が燃焼し始めるまでの間、ｄＱＨＲ≦ｄＱＨＲＺが成立する限り、第２実燃焼時期ＩＧ２が更新される。これにより、図１２に示すように、第２実燃焼時期ＩＧ２は、第２燃焼期間において燃料が燃焼し始めるまでの間に熱発生率ｄＱＨＲが最小値を示すときのクランク角ＣＡに相当する。また、ｄＱＨＲ≧ｄＱＨＲＺが成立する限り、第２最大燃焼速度ＶＭＡＸ２が更新されるため、第２最大燃焼速度ＶＭＡＸ２は、第２燃焼期間における熱発生率ｄＱＨＲの最大値に相当する。

一方、前記ステップ７６の判別結果がＮＯで、第２燃焼期間でないときには、第３燃焼期間フラグＦ＿ＬＩＮＪ３が「１」であるか否かを判別する（ステップ８３）。この第３燃焼期間フラグＦ＿ＬＩＮＪ３は、第３燃焼期間内にあるときに「１」にセットされるものである。このステップ８３の判別結果がＹＥＳで、第３燃焼期間内のときには、第３燃焼期間に対し、前記ステップ７７〜８２と同様の処理をステップ８４〜８９において行うことによって、第３実燃焼時期ＩＧ３および第３最大燃焼速度ＶＭＡＸ３を算出する。

具体的には、まずステップ８４において、第３燃焼開始フラグＦ＿ＩＮＪ３が「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、３回目の燃料噴射による燃料の燃焼が開始されていないと判定し、熱発生率ｄＱＨＲがその前回値ｄＱＨＲＺ以下であるか否かを判別する（ステップ８５）。この判別結果がＹＥＳのときには、そのときのクランク角ＣＡを第３実燃焼時期ＩＧ３として設定した（ステップ８６）後、ステップ８７に進む一方、ステップ８５の判別結果がＮＯのときには、３回目の燃料噴射による燃料の燃焼が開始されたと判定し、第３燃焼開始フラグＦ＿ＩＮＪ３を「１」にセットした（ステップ８９）後、ステップ８７に進む。

このステップ８９の実行により、前記ステップ８４の判別結果がＹＥＳになり、その場合には、ステップ８７にそのまま進む。

このステップ８７では、熱発生率ｄＱＨＲがその前回値ｄＱＨＲＺ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、そのときの熱発生率ｄＱＨＲを第３最大燃焼速度ＶＭＡＸ３として設定した（ステップ８８）後、本処理を終了する一方、ステップ８７の判別結果がＮＯのときには、本処理をそのまま終了する。

以上のように、第３燃焼期間においても、第２燃焼期間の場合と同様、３回目の燃料噴射が実行されてから燃料が燃焼し始めるまでの間、ｄＱＨＲ≦ｄＱＨＲＺが成立する限り、第３実燃焼時期ＩＧ３が更新されるため、図１２に示すように、第３実燃焼時期ＩＧ３は、第３燃焼期間において燃料が燃焼し始めるまでの間に熱発生率ｄＱＨＲが最小値を示すときのクランク角ＣＡに相当する。また、ｄＱＨＲ≧ｄＱＨＲＺが成立する限り、第３最大燃焼速度ＶＭＡＸ３が更新されるため、第３最大燃焼速度ＶＭＡＸ３は、第３燃焼期間における熱発生率ｄＱＨＲの最大値に相当する。

一方、前記ステップ８３の判別結果がＮＯで、第３燃焼期間でないときには、第４燃焼期間フラグＦ＿ＬＩＮＪ４が「１」であるか否かを判別する（ステップ９０）。この第４燃焼期間フラグＦ＿ＬＩＮＪ４は、第４燃焼期間内にあるときに「１」にセットされるものである。このステップ９０の判別結果がＹＥＳで、第４燃焼期間内のときには、第４燃焼期間に対し、前記ステップ７７〜８２および前記ステップ８４〜８９と同様の処理を、ステップ９１〜９６において行うことによって、第４実燃焼時期ＩＧ４および第４最大燃焼速度ＶＭＡＸ４を算出した後、本処理を終了する。

以上のように、第４燃焼期間においても、第２および第３燃焼期間の場合と同様、第４実燃焼時期ＩＧ４および第４最大燃焼速度ＶＭＡＸ４が更新されることにより、図１２に示すように、第４実燃焼時期ＩＧ４は、第４燃焼期間において燃料が燃焼し始めるまでの間に熱発生率ｄＱＨＲが最小値を示すときのクランク角ＣＡに相当し、第４最大燃焼速度ＶＭＡＸ４は、第４燃焼期間における熱発生率ｄＱＨＲの最大値に相当する。

一方、前記ステップ９０の判別結果がＮＯで、第４燃焼期間でないときには、第５燃焼期間フラグＦ＿ＬＩＮＪ５が「１」であるか否かを判別する（ステップ９７）。この第５燃焼期間フラグＦ＿ＬＩＮＪ５は、第５燃焼期間内にあるときに「１」にセットされるものである。このステップ９７の判別結果がＹＥＳで、第５燃焼期間内のときには、第５燃焼期間に対し、前記ステップ７７〜８２などと同様の処理を、ステップ９８〜１０３において行うことによって、第５実燃焼時期ＩＧ５および第５最大燃焼速度ＶＭＡＸ５を算出した後、本処理を終了する。

以上のように、第５燃焼期間においても、第２燃焼期間などの場合と同様、図１２に示すように、第５実燃焼時期ＩＧ５は、第５燃焼期間において燃料が燃焼し始めるまでの間に熱発生率ｄＱＨＲが最小値を示すときのクランク角ＣＡに相当し、第５最大燃焼速度ＶＭＡＸ５は、第５燃焼期間における熱発生率ｄＱＨＲの最大値に相当する。

一方、前記ステップ９７の判別結果がＮＯで、第１〜第５燃焼期間のいずれでもないときには、本処理をそのまま終了する。

以上のようにして第１〜第５燃焼期間において算出された実燃焼時期ＩＧｎと最大燃焼速度ＶＭＡＸｎ、および目標燃焼時期ＴＩＧｎと目標最大燃焼速度ＴＶＭＡＸｎを用い、図６のステップ４３および図８のステップ６４において、第１〜第５フィードバック補正値ＣＦＢＩ１〜ＣＦＢＩ５，ＣＦＢＱ１〜ＣＦＢＱ５を算出することによって、各燃焼期間において実燃焼時期ＩＧｎおよび最大燃焼速度ＶＭＡＸｎが目標燃焼時期ＴＩＧｎおよび目標最大燃焼速度ＴＶＭＡＸに収束するように制御される。

以上のように、第１実施形態によれば、触媒１０が活性状態にあるか否かを判定するとともに、活性状態にないと判定されたときには（ステップ２２：ＮＯ）、触媒温度ＴＣＡＴに第１温度ＴＲＥＦ１を加算した値を目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤとして設定する。これにより、そのときの触媒１０の温度に適した目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤを設定することができる。このため、この目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤを用いてマルチ噴射による５回の燃料噴射時期ＴＩＮＪｎおよび燃料噴射量ＱＩＮＪｎを制御することで、排ガスの過度の上昇を回避しながら、触媒１０の温度を上昇させることができる。これにより、排ガスの温度の上昇による未燃燃料の排出量の低減を優先し、排ガス特性を良好に保ちながら、触媒１０を速やかに活性化することができる。

また、触媒１０が活性状態にあると判定されたときには（ステップ２２：ＹＥＳ）、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤを、活性温度ＴＣＡＴＲＥＦから第２所定温度ＴＲＥＦ２だけ低い温度に設定するので、触媒１０の温度の過度の上昇および低下を回避し、触媒１０の温度および浄化能力を適切に維持しながら、排ガスの温度をできる限り、低い温度に維持することができる。このため、大気中への未燃燃料やＣＯなどの排出量を最大限、低減でき、それにより、排ガス特性を向上させることができる。さらに、排ガスの温度の不必要な上昇を回避できる分、消費燃料量を低減することができる。

図１３は、本発明の第２実施形態によるマルチ噴射制御処理のフローチャートを示している。この第２実施形態では、第１実施形態と比較し、図１３のステップ２００の燃料噴射時期ＴＩＮＪｎとステップ２０１の燃料噴射量ＱＩＮＪｎの算出方法のみが異なる。すなわち、前述した第１実施形態では、実燃焼時期ＩＧｎが目標燃焼時期ＴＩＧｎになるように、フィードバック的に燃料噴射時期ＴＩＮＪｎを算出するのに対し、第２実施形態では、燃料噴射時期ＴＩＮＪｎをフィードフォワード的に算出する。また、第１実施形態では、最大燃焼速度ＶＭＡＸｎが目標最大燃焼速度ＴＶＭＡＸになるように、フィードバック的に燃料噴射量ＱＩＮＪｎを算出するのに対し、第２実施形態では、燃料噴射量ＱＩＮＪｎをフィードフォワード的に算出する。

具体的には、ステップ２００において、第１着火遅れ期間ＩＧＬ１を算出する。この第１着火遅れ期間ＩＧＬ１は、１回目の燃料噴射に伴う着火遅れ期間であり、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＱＡ、吸気温ＴＡ、吸気圧ＰＢ、ＥＧＲ量ＱＥＧＲ、燃圧ＰＦ、燃料の性状、エンジン３の暖機状態やグロープラグ１１の通電状態などに応じて算出される。次に、第１目標燃焼時期ＴＩＧ１から第１着火遅れ期間ＩＧＬ１を減算する（＝ＴＩＧ１−ＩＧＬ１）ことによって、第１燃料噴射時期ＴＩＮＪ１を算出する。また、噴射次数ｎ＝２の場合には、第２目標燃焼時期ＴＩＧ２から、第１着火遅れ期間ＩＧＬ１の算出に用いられたものと同様のパラメータに応じて算出された第２着火遅れ期間ＩＧＬ２を減算することによって、第２燃料噴射時期ＴＩＮＪ２を算出する。さらに、噴射次数ｎ＝３〜５の場合には、第３〜第５目標燃焼時期ＴＩＧ３〜ＴＩＧ５から、上述したのと同様の手法で算出された第３〜第５着火遅れ期間ＩＧＬ３〜ＩＧＬ５を減算することによって、第３〜第５燃焼噴射時期ＴＩＮＪ３〜ＴＩＮＪ５を算出する。

また、ステップ２０１において、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤおよび第１燃料噴射時期ＴＩＮＪ１に応じ、所定の第１燃料噴射量マップ（図示せず）を検索することによって、第１燃料噴射量ＱＩＮＪ１を算出する。噴射次数ｎ＝２〜５の場合には、エンジン回転数ＮＥや第２〜第５燃料噴射時期ＴＩＮＪ２〜ＴＩＮＪ５に応じ、所定の第２〜第５燃料噴射量マップ（いずれも図示せず）を検索することによって、第２〜第５燃料噴射量ＱＩＮＪ２〜ＱＩＮＪ５を算出する。以上のように、第２実施形態では、エンジン回転数ＮＥなどのエンジン３の運転状態に応じて、マルチ噴射による５回の燃料噴射時期ＴＩＮＪｎおよび燃料噴射量ＱＩＮＪｎが設定される。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、触媒１０が活性状態にないと判定されたときに、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤを、触媒温度ＴＣＡＴに第１所定温度ＴＲＥＦ１を加算することによって算出しているが、算出方法はこれに限らず、例えば触媒温度ＴＣＡＴに値１よりも大きな適当な係数を乗算することにより算出することによって、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤが触媒温度ＴＣＡＴよりも所定温度だけ高くなるようにしてもよい。また、触媒１０が活性状態にあると判定されたときに、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤを、活性温度ＴＣＡＴＲＥＦから第２所定温度ＴＲＥＦ２を減算することによって算出しているが、算出方法はこれに限らず、例えば活性温度ＴＣＡＴＲＥＦに値０と値１の間の適当な係数を乗算することにより算出することによって、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤが活性温度ＴＣＡＴＲＥＦよりも所定温度だけ低くなるようにしてもよい。

また、第１実施形態では、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤに応じて触媒１０の温度を制御するための燃焼制御パラメータとして、燃料供給パラメータである燃料噴射時期ＴＩＮＪｎおよび燃料噴射量ＱＩＮＪｎの双方を用いているが、いずれか一方を用いてもよい。また、燃焼制御パラメータとして、燃料供給パラメータに代えて、またはこれとともに、燃焼状態と相関性を有する他のパラメータ、例えば吸入空気量やＥＧＲ量を用いてもよい。この場合、吸入空気量やＥＧＲ量は、目標排ガス温度ＴＥＭＣＭＤが高いほど、排ガスの温度をより上昇させるべく、より少なくなるように制御される。

さらに、実施形態では、触媒温度ＴＣＡＴを、触媒前排ガス温度センサ２８および触媒後排ガス温度センサ２９で検出した触媒前排ガス温度ＴＣＡＴＢおよび触媒後排ガス温度ＴＣＡＴＡを用いて推定しているが、これらの一方を用いて推定してもよく、また、触媒１０に設けたセンサで直接、検出してもよい。

また、実施形態では、触媒１０を活性化するためのマルチ噴射による噴射回数は、５であるが、１以上の任意の回数でもよい。さらに、本実施形態では、触媒１０は酸化触媒であるが、他の任意の触媒、例えば三元触媒やＮＯｘ触媒を用いてもよい。

さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外のガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 温度制御装置
２ ＥＣＵ（温度取得手段、活性化状態判定手段、目標排ガス温度設定手段、燃料供
給手段および制御手段）
３ エンジン
４ インジェクタ（燃料供給手段）
５ 吸気通路
６ 排気通路
９ ＥＧＲ装置
１０ 触媒
２８ 触媒前排ガス温度センサ（温度取得手段）
２９ 触媒後排ガス温度センサ（温度取得手段）
ＱＩＮＪ１〜ＱＩＮＪ５ 第１〜第５燃料噴射量（燃焼制御パラメータおよび燃料供給
パラメータ）
ＴＩＮＪ１〜ＴＩＮＪ５ 第１〜第５燃料噴射時期（燃焼制御パラメータおよび燃料供
給パラメータ）
ＴＣＡＴ 触媒温度（取得された触媒の温度）
ＴＥＭＣＭＤ 目標排ガス温度
ＴＣＡＴＲＥＦ 活性温度

Claims (3)

1. 内燃機関から排出された排ガスを浄化する触媒の温度を制御する触媒の温度制御装置であって、
   前記触媒の温度を取得する温度取得手段と、
   当該取得された前記触媒の温度に基づいて、当該触媒が活性状態にあるか否かを判定する活性状態判定手段と、
   当該活性状態判定手段により前記触媒が活性状態にないと判定されたときに、前記触媒の温度よりも第１所定温度だけ高い温度を目標排ガス温度として設定する目標排ガス温度設定手段と、
   排気通路に排出された排ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ装置と、
   前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記設定された前記目標排ガス温度に応じて、前記ＥＧＲ装置による排ガスの還流量、前記内燃機関に吸入される吸入空気量、前記燃料供給手段による燃料の供給量、および供給タイミングの少なくとも１つである燃焼制御パラメータを制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする触媒の温度制御装置。
2. 内燃機関から排出された排ガスを浄化する触媒の温度を制御する触媒の温度制御装置であって、
   前記触媒の温度を取得する温度取得手段と、
   当該取得された前記触媒の温度に基づいて、当該触媒が活性状態にあるか否かを判定する活性状態判定手段と、
   当該活性状態判定手段により前記触媒が活性状態にないと判定されたときに、前記触媒の温度よりも第１所定温度だけ高い温度を目標排ガス温度として設定する目標排ガス温度設定手段と、
   前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記設定された前記目標排ガス温度に応じて、前記燃料供給手段による燃料の供給量および供給タイミングの少なくとも一方である燃料供給パラメータを制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする触媒の温度制御装置。
3. 前記目標排ガス温度設定手段は、前記触媒が活性状態にあると判定されたときに、所定の活性温度よりも第２所定温度だけ低い温度を前記目標排ガス温度として設定することを特徴とする、請求項１または２に記載の触媒の温度制御装置。

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