JP3624702B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関し、詳細には内燃機関燃焼室に機関排気を還流するＥＧＲ装置を備えた機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室に機関排気の一部を還流させることにより、燃焼室内における燃焼温度を低下させて燃焼時のＮＯＸ （窒素酸化物）の生成量を低減する排気還流（ＥＧＲ）装置が一般に知られている。排気還流の方式としては、機関排気通路と機関吸気通路とをＥＧＲ通路で接続し、ＥＧＲ通路上に設けた流量調整弁（ＥＧＲ弁）により還流させる排気流量を調節する外部ＥＧＲ方式と、機関の吸気弁または排気弁の開閉タイミングを変更することにより、バルブオーバラップにより生じる燃焼室既燃ガスの吹き返し量を調節する内部ＥＧＲ方式とが用いられる。
【０００３】
一方、機関に燃焼室内の燃焼に寄与しない無効燃料を供給することにより、機関運転空燃比（燃焼室内の燃焼空燃比）とは独立して機関排気の空燃比を調節する技術が知られている。例えば、リーン空燃比で運転する機関の排気通路に、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯＸ を吸収し排気空燃比がリッチになったときに吸収したＮＯＸ を放出、還元浄化するＮＯＸ 吸蔵還元触媒を配置したような場合には、機関のリーン空燃比運転中にＮＯＸ 吸蔵還元触媒がＮＯＸ で飽和することを防止するために、定期的にＮＯＸ 吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比にして、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒からＮＯＸ を放出する必要がある。このような場合に機関運転空燃比をリーンからリッチに変更すると空燃比変化により機関出力トルクが増大し、トルク変動が生じる。そこで、機関燃焼室内の燃焼に寄与しない無効燃料を供給することにより、機関運転空燃比とは独立して排気空燃比のみを変更することが有利になる。無効燃料の供給は、例えば気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を有する機関にあっては気筒の膨張行程または排気行程に気筒内に燃料を噴射する二次燃料噴射方式や、機関排気ポートに燃料を噴射する排気ポート燃料噴射弁を有する機関にあっては排気ポートに燃料噴射を行う排気ポート燃料噴射方式により行われる。膨張または排気行程に気筒内に噴射された燃料や気筒排気ポートに噴射された燃料は燃焼することなく気化し、排気ガスとともに排出される。すなわち、供給された無効燃料は機関の燃焼には寄与しないが機関排気は供給された無効燃料の分だけ未燃ＨＣ成分が増加し、リッチ空燃比になる。このため、機関に無効燃料を供給することにより、機関の運転空燃比に影響を与えることなく機関排気空燃比のみを変更することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のようなＥＧＲ（排気還流）を行う機関で無効燃料の供給を行う場合には問題が生じる場合がある。すなわち、無効燃料供給時には機関排気は未燃燃料を含んでいるため、この排気をそのままＥＧＲ装置により機関燃焼室に還流すると、本来燃焼に寄与しないはずの無効燃料の一部が燃焼室に還流して燃焼室内で燃焼するようになる。このため、ＥＧＲ実施中に無効燃料の供給を行うと機関に供給される燃料が過剰になってしまい、燃焼空燃比が過度にリッチになって燃焼室内の燃焼が不安定になる場合や、過剰な燃料の燃焼により機関出力トルクが増大しトルク変動が生じる問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑み、ＥＧＲを実施する機関で無効燃料の供給を行なう場合に燃焼の不安定化や出力トルクの変動を防止可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関に機関燃焼室内の燃焼に寄与しない無効燃料を供給する無効燃料供給手段と、前記機関の排気を機関燃焼室に還流するＥＧＲ手段と、前記ＥＧＲ手段により前記排気の還流が行われているときに、前記無効燃料供給手段による無効燃料の供給を制限する無効燃料制限手段と、を備え、前記無効燃料制限手段は、前記ＥＧＲ手段により還流される排気流量が予め定めた量以上のときに前記無効燃料供給手段による無効燃料の供給を制限する内燃機関の制御装置が提供される。
【０００７】
すなわち、請求項１の発明では、ＥＧＲ実施時には無効燃料制限手段により無効燃料の供給が制限される。これにより、還流排気とともに機関燃焼室に還流する無効燃料の量が低減されるため、燃焼室内の燃焼が不安定になることや出力トルクの変動が生じることが防止される。なお、「無効燃料の供給の制限」とは無効燃料の供給量を低減する場合、及び無効燃料の供給を完全に停止する場合の両方を含むものとする。
【０００８】
更に請求項１に記載の発明では、上記無効燃料制限手段はＥＧＲ実施時の排気還流量が予め定めた量以上の場合には無効燃料の供給を制限する。還流排気には無効燃料が混入しているため燃焼室に還流される排気の量が多いほど燃焼室に還流する無効燃料の量が多くなり燃焼の不安定化や出力トルクの変動が生じやすくなる。本発明では、排気還流量がある量を越えて増大したときに無効燃料の供給を制限することにより燃焼室に還流する燃料の量がある程度以上に増大することを防止する。これにより燃焼室内の燃焼の不安定化や出力トルクの変動が生じることが防止される。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、多気筒内燃機関の各気筒に機関燃焼室内の燃焼に寄与しない無効燃料を供給する無効燃料供給手段と、前記多気筒内燃機関の一部の気筒の排気を全気筒の機関燃焼室に還流するＥＧＲ手段と、前記ＥＧＲ手段により前記排気の還流が行われているときに、前記無効燃料供給手段による前記一部の気筒への無効燃料の供給を制限する無効燃料制限手段と、を備えた内燃機関の制御装置が提供される。
【００１０】
すなわち、請求項２の発明では、ＥＧＲ実施時にはＥＧＲに排気を供給する気筒への無効燃料噴射が制限されるため、還流排気に未燃燃料が混入することが防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、１は自動車用内燃機関を示す。本実施形態では、機関１は＃１から＃４の４つの気筒を備えた４気筒ガソリン機関とされ、＃１から＃４気筒には直接気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１１１から１１４が設けられている。後述するように、本実施形態の内燃機関１は、理論空燃比より高い（リーンな）空燃比で運転可能なリーンバーンエンジンとされている。
【００１６】
また、本実施形態では＃１から＃４の気筒は互いに点火時期が連続しない２つの気筒からなる２つの気筒群にグループ分けされている。（例えば、図１の実施形態では、気筒点火順序は１−３−４−２であり、＃１、＃４の気筒と＃２、＃３の気筒とがそれぞれ気筒群を構成している。）また、各気筒の排気ポートは気筒群毎に排気マニホルドに接続され、気筒群毎の排気通路に接続されている。図１において、２１ａは＃１、＃４気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ａに接続する排気マニホルド、２１ｂは＃２、＃４気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ｂに接続する排気マニホルドである。本実施形態では、個別排気通路２ａ、２ｂ上には、三元触媒からなるスタートキャタリスト（以下「ＳＣ」と呼ぶ）５ａと５ｂがそれぞれ配置されている。また、個別排気通路２ａ、２ｂはＳＣ下流側で共通の排気通路２に合流している。
【００１７】
共通排気通路２上には、後述するＮＯＸ 吸蔵還元触媒７が配置されている。図１に２９ａ、２９ｂで示すのは、個別排気通路２ａ、２ｂのスタートキャタリスト５ａ、５ｂ上流側に配置された空燃比センサ、３１で示すのは、排気通路２のＮＯＸ 吸蔵還元触媒７出口に配置された空燃比センサである。空燃比センサ２９ａ、２９ｂ及び３１は、広い空燃比範囲で排気空燃比に対応する電圧信号を出力する、いわゆるリニア空燃比センサとされている。
【００１８】
図１に１０ｂで示すのは機関各気筒の吸気ポートを吸気通路１０に接続する吸気マニホルド、１０ａは吸気通路１０に設けられたサージタンクである。
また、本実施形態では＃２、＃３気筒の個別排気通路２ｂのＳＣ５ｂ上流側と機関吸気通路１０のサージタンク１０ａとはＥＧＲ通路４３で接続されている。更に、ＥＧＲ通路４３上にはＥＧＲ通路を通って排気通路２ｂから吸気通路１０に還流する排気流量を制御する流量制御弁からなるＥＧＲ弁４１が設けられている。ＥＧＲ弁４１は後述するＥＣＵ３０からの制御信号に応じて作動するステッパモータ、負圧アクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエータ４１ａを備え、ＥＣＵ３０からの制御信号に応じた開度をとる。
【００１９】
図１に３０で示すのは機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、本実施形態ではＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵを備えた公知の構成のマイクロコンピュータとされ、機関１の点火時期制御や燃料噴射制御等の基本制御を行なっている。また、本実施形態では、ＥＣＵ３０は上記の基本制御を行う他に、後述するように機関運転状態に応じて筒内噴射弁１１１から１１４の燃料噴射モードを変更し機関の運転空燃比を変更する制御を行なう。また、ＥＣＵ３０はＥＧＲ弁４１を制御して、機関運転状態に応じて排気通路２ｂの排気の一部を吸気通路１０に還流するＥＧＲを実施する。すなわち、本実施形態では外部ＥＧＲが行われる。
【００２０】
また、本実施形態ではＥＣＵ３０は機関運転中に必要に応じて各気筒の筒内燃料噴射弁１１１〜１１４から気筒の膨張または排気行程中に二次燃料噴射を実行し、機関排気を機関運転空燃比とは独立して変更する操作を行う。
ＥＣＵ３０の入力ポートには、空燃比センサ２９ａ、２９ｂからスタートキャタリスト５ａ、５ｂ入口における排気空燃比を表す信号と、空燃比センサ３１からＮＯＸ 吸蔵還元触媒７出口における排気空燃比を表す信号が、また、図示しない機関吸気マニホルドに設けられた吸気圧センサ３３から機関の吸気圧力に対応する信号がそれぞれ入力されている他、機関クランク軸（図示せず）近傍に配置された回転数センサ３５から機関回転数に対応する信号が入力されている。更に、本実施形態では、ＥＣＵ３０の入力ポートには機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍に配置したアクセル開度センサ３７から運転者のアクセルペダル踏込み量（アクセル開度）を表す信号が入力されている。また、ＥＣＵ３０の出力ポートは、図示しない燃料噴射回路を介して各気筒の燃料噴射弁１１１から１１４に接続され各気筒への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御している他、図示しない駆動回路を介してＥＧＲ弁のアクチュエータ４１ａに接続されＥＧＲ弁４１の開度を制御している。
【００２１】
本実施形態では、ＥＣＵ３０は機関１を機関の運転状態に応じて以下の５つの燃焼モードで運転する。
▲１▼ リーン空燃比成層燃焼（圧縮行程１回噴射）
▲２▼ リーン空燃比均質混合気／成層燃焼（吸気行程／圧縮行程２回噴射）
▲３▼ リーン空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射）
▲４▼ 理論空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射）
▲５▼ リッチ空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射）
すなわち、機関１の軽負荷運転領域では、上記▲１▼のリーン空燃比成層燃焼が行なわれる。この状態では、筒内燃料噴射は各気筒の圧縮行程後半に１回のみ行なわれ噴射された燃料は気筒点火プラグ近傍に可燃混合気の層を形成する。また、この運転状態での燃料噴射量は極めて少なく、気筒内の全体としての空燃比は２５から３０程度になる。
【００２２】
また、上記▲１▼の状態から負荷が増大して低負荷運転領域になると、上記▲２▼リーン空燃比均質混合気／成層燃焼が行なわれる。機関負荷が増大するにつれて気筒内に噴射する燃料は増量されるが、上記▲１▼の成層燃焼では燃料噴射を圧縮行程後半に行なうため、噴射時間が限られてしまい成層させることのできる燃料量には限界がある。そこで、この負荷領域では圧縮行程後半の燃料噴射だけでは不足する燃料の量を予め吸気行程前半に噴射することにより目標量の燃料を気筒に供給するようにしている。吸気行程前半に気筒内に噴射された燃料は着火時までに極めてリーンな均質混合気を生成する。圧縮行程後半ではこの極めてリーンな均質混合気中に更に燃料が噴射され点火プラグ近傍に着火可能な可燃混合気の層が生成される。着火時にはこの可燃混合気層が燃焼を開始し周囲の希薄な混合気層に火炎が伝播するため安定した燃焼が行なわれるようになる。この状態では吸気行程と圧縮行程での噴射により供給される燃料量は▲１▼より増量されるが、全体としての空燃比はやや低いリーン（例えば空燃比で２０から３０程度）になる。
【００２３】
更に機関負荷が増大すると、機関１では上記▲３▼のリーン空燃比均質混合気燃焼が行なわれる。この状態では燃料噴射は吸気行程前半に１回のみ実行され、燃料噴射量は上記▲２▼より更に増量される。この状態で気筒内に生成される均質混合気は理論空燃比に比較的近いリーン空燃比（例えば空燃比で１５から２５程度）となる。
【００２４】
更に機関負荷が増大して機関高負荷運転領域になると、▲３▼の状態から更に燃料が増量され、上記▲４▼の理論空燃比均質混合気運転が行なわれる。この状態では、気筒内には理論空燃比の均質な混合気が生成されるようになり、機関出力が増大する。また、更に機関負荷が増大して機関の全負荷運転になると、▲４▼の状態から燃料噴射量が更に増量され▲５▼のリッチ空燃比均質混合気運転が行なわれる。この状態では、気筒内に生成される均質混合気の空燃比はリッチ（例えば空燃比で１２から１４程度）になる。
【００２５】
本実施形態では、アクセル開度（運転者のアクセルペダル踏込み量）と機関回転数とに応じて予め実験等に基づいて最適な運転モード（上記▲１▼から▲５▼）が設定されており、ＥＣＵ３０のＲＯＭにアクセル開度と機関回転数とを用いたマップとして格納してある。機関１運転中、ＥＣＵ３０はアクセル開度センサ３７で検出したアクセル開度と機関回転数とに基づいて、現在上記▲１▼から▲５▼のいずれの運転モードを選択すべきかを決定し、それぞれのモードに応じて燃料噴射量及び燃料噴射時期及び回数を決定する。
【００２６】
すなわち、上記▲１▼から▲３▼のモード（リーン空燃比燃焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は上記▲１▼から▲３▼のモード毎に予め準備されたマップに基づいて、アクセル開度と機関回転数とから燃料噴射量を決定する。又、上記▲４▼と▲５▼のモード（理論空燃比またはリッチ空燃比均質混合気燃焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は上記▲４▼と▲５▼のモード毎に予め準備されたマップに基づいて、吸気圧センサ３３で検出された吸気圧力と機関回転数とに基づいて燃料噴射量を設定する。
【００２７】
また、モード▲４▼（理論空燃比均質混合気燃焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は更に上記により算出した燃料噴射量を、機関排気空燃比が理論空燃比となるように空燃比センサ２９ａ、２９ｂの出力に基づいてフィードバック補正する。
上述のように、本実施形態の機関１では機関負荷が増大するにつれて燃料噴射量が増量され、燃料噴射量に応じて運転モードが変更される。
【００２８】
また、本実施形態ではＥＣＵ３０は各運転モード▲１▼から▲５▼において、機関負荷（燃料噴射量）と回転数とから予め各モード毎に準備されたマップに基づいて排気還流量を決定し、設定した排気還流量に応じてＥＧＲ弁の開度を制御する。
次に、本実施形態のスタートキャタリスト５ａ、５ｂ及びＮＯＸ 吸蔵還元触媒について説明する。
【００２９】
スタートキャタリスト（ＳＣ）５ａ、５ｂは、ハニカム状に成形したコージェライト等の担体を用いて、この担体表面にアルミナの薄いコーティングを形成し、このアルミナ層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属触媒成分を担持させた三元触媒として構成される。三元触媒は理論空燃比近傍でＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸ の３成分を高効率で浄化する。三元触媒は、流入する排気の空燃比が理論空燃比より高くなるとＮＯＸ の還元能力が低下するため、機関１がリーン空燃比運転されているときの排気中のＮＯＸ を充分に浄化することはできない。
【００３０】
また、ＳＣ５ａ、５ｂは機関始動後短時間で触媒の活性温度に到達し、触媒作用を開始することができるように、排気通路２ａ、２ｂの機関１に近い部分に配され、熱容量を低減するために比較的小容量のものとされている。
次に、本実施形態のＮＯX吸蔵還元触媒７について説明する。本実施形態のＮＯX吸蔵還元触媒７は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮa、リチウムＬi、セシウムＣsのようなアルカリ金属、バリウムＢa、カルシウムＣaのようなアルカリ土類、ランタンＬa、セリウムＣｅ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴金属とを担持したものである。ＮＯX吸蔵還元触媒は流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに、排気中のＮＯX（ＮＯ2、ＮＯ）を硝酸イオンＮＯ2 -の形で吸収し、流入排気ガスがリッチになると吸収したＮＯXを放出するＮＯXの吸放出作用を行う。
【００３１】
この吸放出のメカニズムについて、以下に白金ＰｔおよびバリウムＢａを使用した場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
流入排気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空燃比がリーン空燃比になると）、これら酸素は白金Ｐｔ上にＯ２ − またはＯ２−の形で付着し、排気中のＮＯＸ は白金Ｐｔ上のＯ２ − またはＯ２−と反応し、これによりＮＯ２ が生成される。また、流入排気中のＮＯ２ 及び上記により生成したＮＯ２ は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤中に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ３ − の形で吸収剤内に拡散する。このため、リーン雰囲気下では排気中のＮＯＸ がＮＯＸ 吸収剤内に硝酸塩の形で吸収されるようになる。
【００３２】
また、流入排気中の酸素濃度が大幅に低下すると（すなわち、排気の空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になると）、白金Ｐｔ上でのＮＯ２ 生成量が減少するため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤内の硝酸イオンＮＯ３ − はＮＯ２ の形で吸収剤から放出されるようになる。この場合、排気中にＣＯ等の還元成分やＨＣ、ＣＯ２ 等の成分が存在すると白金Ｐｔ上でこれらの成分によりＮＯ２ が還元される。
【００３３】
本実施形態では、リーン空燃比運転可能な機関１が使用されており、機関１がリーン空燃比で運転されているときには、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒は流入する排気中のＮＯＸ を吸収する。また、機関１の排気空燃比がリッチになると、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７は吸収したＮＯＸ を放出、還元浄化する。本実施形態では、リーン空燃比運転中にＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯＸ 量が増大すると、機関に燃焼に寄与しない無効燃料を供給し、機関排気をリッチ空燃比にすることによりＮＯＸ 吸蔵還元触媒からのＮＯＸ の放出と還元浄化（ＮＯＸ 吸蔵還元触媒の再生）を行なうようにしている。
【００３４】
本実施形態では、ＥＣＵ３０はＮＯＸ カウンタの値を増減することによりＮＯＸ 吸蔵還元触媒７が吸収保持しているＮＯＸ 量を推定する。ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に単位時間当たりに吸収されるＮＯＸ の量はＮＯＸ 吸蔵還元触媒に単位時間当たりに流入する排気中のＮＯＸ 量、すなわち機関１で単位時間当たりに生成されるＮＯＸ 量に比例している。一方、機関で単位時間当たりに発生するＮＯＸ の量は機関への燃料供給量、空燃比、排気流量等によって定まるため、機関運転条件が定まればＮＯＸ 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯＸ 量を知ることができる。本実施形態では、予め機関運転条件（アクセル開度、機関回転数、吸入空気量、吸気圧力、空燃比、燃料供給量など）を変えて機関が単位時間当たりに発生するＮＯＸ 量を実測し、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に単位時間当たりに吸収されるＮＯＸ 量を、例えば機関負荷（燃料噴射量）と機関回転数とを用いた数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納している。ＥＣＵ３０は一定時間毎（上記の単位時間毎）に機関負荷（燃料噴射量）と機関回転数とからこのマップを用いて単位時間当たりにＮＯＸ 吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯＸ 量を算出し、ＮＯＸ カウンタＣＮＯＸの値をこのＮＯＸ 吸収量だけ増大させる。これによりＮＯＸ カウンタＣＮＯＸの値は常にＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯＸ の量を表すようになる。ＥＣＵ３０は、機関のリーン空燃比運転中に、上記ＮＯＸ カウンタの値が所定値以上に増大したときに機関に燃焼室内の燃焼に寄与しない燃料を供給し、機関の排気空燃比をリッチに変化させる。これにより、機関運転空燃比とは無関係にＮＯＸ 吸蔵還元触媒にはリッチ空燃比の排気が流入するため、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒から吸収したＮＯＸ が放出され、還元浄化される。なお、無効燃料の供給により排気空燃比をリッチに保持する時間は詳細にはＮＯＸ 吸蔵還元触媒の種類、容量などに基づいて実験等により決定される。また、無効燃料を供給してＮＯＸ 吸蔵還元触媒からＮＯＸ が放出、還元浄化された後はＮＯＸ カウンタの値は０にリセットされる。このように、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７のＮＯＸ 吸収量に応じて無効燃料の供給を行なうことにより、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７は適切に再生され、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒が吸収したＮＯＸ で飽和することが防止される。
【００３５】
前述したように、無効燃料の供給方法としては、気筒膨張行程または排気行程に筒内燃料噴射弁から気筒内に燃料噴射を噴射する二次燃料噴射による方法と、排気ポートに燃料を噴射する排気ポート燃料噴射による方法との２つがある。本実施形態では、筒内燃料噴射弁１１１〜１１４を有するため二次燃料噴射により機関に無効燃料を供給しているが、本発明は排気ポート燃料噴射弁を備えた機関において排気ポート燃料噴射により無効燃料噴射を行う場合にも同様に適用することができる。
【００３６】
上記のように、二次燃料噴射（または排気ポート燃料噴射）により機関に無効燃料を供給した場合には、機関排気は無効燃料として供給された比較的多量の未燃燃料を含むようになる。このため、ＥＧＲ実施中に無効燃料の供給を行うと、ＥＧＲ通路４３を通って吸気通路１０には未燃燃料を比較的多量に含む排気が還流してしまい未燃燃料が気筒燃焼室に供給され、燃焼室内で燃焼することになる。ところが、前述したように、機関への燃料噴射量（以下、無効燃料と区別するため主燃料噴射量という）は、ＥＣＵ３０により機関運転状態に基づいて最適な値に制御されている。このため、還流排気とともに燃焼室に供給された未燃燃料が燃焼すると、機関に供給される燃料量が過剰になり、空燃比が過剰にリッチになって燃焼が不安定になったり、燃焼空燃比のリッチ化により機関出力が増大して機関出力トルクの変動が生じる場合がある。
【００３７】
そこで、本実施形態では二次燃料噴射実施時にはＥＧＲを制限することにより上記問題を解決している。すなわち、ＥＧＲを制限（例えば停止）することにより機関燃焼室には未燃燃料を含んだ排気が還流しなくなるため、燃焼室内の燃焼空燃比は主燃料噴射量に応じたものとなり、空燃比が最適値よりリッチになることが防止される。
【００３８】
図２は本実施形態の二次燃料噴射操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により所定間隔で（例えば機関クランク軸一定回転角毎に）実行されるルーチンにより行われる。
図２の操作がスタートすると、ステップ２０１では現在二次燃料噴射実行要求があるか否かが判定される。本実施形態では、ＥＣＵ３０はＮＯＸ 吸蔵還元触媒７のＮＯＸ カウンタＣＮＯＸが予め定めた値以上になったときに所定時間だけ二次燃料噴射を要求し、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７からのＮＯＸ の放出と還元浄化とを行う。
【００３９】
ステップ２０１で二次燃料噴射要求中であった場合には、次にステップ２０３で機関アクセル開度ＡＣＣＰ、機関回転数ＮＥ、機関吸気圧力ＰＭが読み込まれ、ステップ２０３では、ＡＣＣＰとＮＥとから現在の運転モード（▲１▼から▲５▼）が判別され、更に各運転モード毎に準備された数値テーブルから、ＡＣＣＰとＮＥ（モード▲１▼〜▲３▼）またはＰＭとＮＥ（モード▲４▼、▲５▼）に基づいて現在の機関主燃料噴射量ｑＩＮＪ が算出される。
【００４０】
そして、ステップ２０７ではＥＧＲの停止操作が行われる。本実施形態では、ＥＧＲの停止操作はＥＧＲ弁４１を全閉にすることにより実行される。また、ステップ２０９では上記操作によりＥＧＲが停止したか（すなわち、ＥＧＲ弁４１が全閉したか）否かが判定され、ＥＧＲが停止するまではステップ２１１と２１３は実行されない。
【００４１】
ステップ２０９でＥＧＲが停止すると、ステップ２１１では二次燃料噴射量ｑＥＸが算出される。二次燃料噴射量ｑＥＸは、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に流入する排気空燃比が所定のリッチ空燃比になるように主燃料噴射量ｑＩＮＪ と機関の運転空燃比とに基づいて算出される。そして、ステップ２１３では全気筒で膨張または排気行程に二次燃料噴射が実行される。なお、ステップ２０１で二次燃料噴射要求がない場合には二次燃料噴射は実行せずに直ちに本操作を終了する。この場合、ＥＧＲ実施中であればＥＧＲが継続される。
【００４２】
本実施形態では、二次燃料噴射実施時にＥＧＲを停止することにより、機関燃焼室に未燃燃料が還流することを防止し、燃焼の不安定化や出力トルクの変動が生じることを防止している。なお、本実施形態では、二次燃料噴射時にＥＧＲを完全に停止しているが、実用上燃焼の不安定化や出力トルクの変動が問題にならない範囲であれば、多少の未燃燃料が燃焼室に還流しても問題は生じない。そこで、予め二次燃料噴射実行時にＥＧＲを実施しても問題が生じない最大ＥＧＲ量を実験等により求めておき二次燃料噴射実施時にはＥＧＲ量を上記最大量以下まで低減するようにしても良い。
【００４３】
上記実施形態は、外部ＥＧＲ方式の場合を例にとって説明したが、内部ＥＧＲ方式の場合についても同様な制御が可能である。
図３は、内部ＥＧＲ方式を用いた本発明の実施形態の概略構成図である。図３において、図１と同じ参照符号は図１と同様な要素を表すものとする。
図３の実施形態では、図１のＥＧＲ通路４３、ＥＧＲ弁４１は設けられておらず、代わりに機関１のバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置２００が設けられている点が図１の場合と相違している。本実施形態では、可変バルブタイミング装置２００はＥＣＵ３０からの制御信号に応じて機関１のバルブタイミングを変更可能なものであれば、任意の公知の形式のものが使用可能であり、吸気弁または／及び排気弁の開閉タイミングのみを変化させるもの、開閉タイミングとともにバルブリフトをも変化させるもののいずれをも使用することができる。また、バルブタイミングの変更は連続的に行なうものでも、段階的に行なうものでも良い。
【００４４】
図４は、機関１のバルブタイミングを説明する図である。図４は吸気弁と排気弁との一般的な開閉時期を模式的に示しており、吸気弁の開閉タイミングを同量ずつ変化させる場合について示している。図４ににおいて、ＴＤＣはピストン行程上死点、ＢＤＣは下死点を示し、ＩＯ、ＩＣはそれぞれ吸気弁の開弁時期と閉弁時期、ＥＯ、ＥＣはそれぞれ排気弁の開弁時期と閉弁時期とを表している。図４に示すように、吸気弁は排気行程上死点（ＴＤＣ）前から開弁し、吸気行程下死点（ＢＤＣ）後に閉弁する。また、排気弁は爆発行程下死点（ＢＤＣ）前から開弁し、排気行程上死点（ＴＤＣ）後に閉弁する。図４に示すように、排気行程では排気弁が閉じる（ＥＣ）前に吸気弁が開く（ＩＯ）ようにバルブタイミングが設定されるため、吸気弁と排気弁との両方が開弁している期間（図４にＯＬ）で示す期間が存在する。本実施形態では期間ＯＬの長さ（角度）をバルブオーバラップ量と称する。本実施形態では、後述するように、吸気弁バルブタイミング（開弁時期）は図４にＩＯ０ で示したタイミング（最遅角タイミング）からＩＯ１ で示したタイミング（最進角タイミング）まで調整することができる。また、本実施形態ではバルブタイミング最遅角位置（ＩＯ０ ）から現在の位置（ＩＯ）までのクランク軸回転角をバルブタイミング値ＶＴと定義している。図４から判るように、本実施形態では排気弁の閉弁時期は固定されているため、バルブタイミング値ＶＴとバルブオーバラップ量ＯＬとは一対一に対応する。
【００４５】
一般に、吸排気弁のバルブオーバラップ量ＯＬ（吸気弁バルブタイミングＶＴ）が増大すると、排気行程中に吸気弁が開弁している時間が長くなるため、気筒内の燃焼後の既燃ガス（排気）が開弁した吸気弁を通って吸気ポートに逆流し、吸気行程中に再度気筒内に還流するようになる。このためバルブオーバラップ量ＯＬが大きいほど機関燃焼室に還流する排気の量（ＥＧＲガス量）が大きくなる。そこで、本実施形態では、ＥＣＵ３０は図１のＥＧＲ弁４１の開度を制御する代わりに、吸気弁バルブタイミングＶＴ（すなわちバルブオーバラップ量ＯＬ）を制御することにより機関燃焼室に還流する排気の量を調節している。
ところで、気筒内に膨張行程または排気行程に二次燃料噴射を実行すると、噴射された無効燃料の一部は既燃ガスとともにオーバラップ期間中に吸気ポートに逆流し、吸気行程中に燃焼室に還流するため、外部ＥＧＲと同様な問題が生じることになる。そこで、この場合にはＥＣＵ３０は、二次燃料噴射実施中はＥＧＲを停止する（オーバラップ量ＯＬを０にする）ことにより、未燃燃料の還流による燃焼の不安定化と出力トルクの変動とを防止している。
【００４６】
なお、この場合の操作は図２のフローチャートと同一となるが、ステップ２０７のＥＧＲ停止操作は吸気弁バルブタイミングＶＴを遅角させてバルブオーバラップ量を０にすることにより行われる。
また、この場合も、ＥＧＲを停止する代わりに二次燃料噴射実行時に、実用上問題が生じない程度までＥＧＲ量を低減するようにしてもよい。
【００４７】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
上述の各実施形態では、二次燃料噴射実行時にＥＧＲを停止していたが、以下に説明する実施形態ではＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を禁止するようにした点が上述の各実施形態と相違している。ＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を禁止することによって機関燃焼室に還流する排気中には未燃燃料量が含まれなくなるため、上述の各実施形態と同様に未燃燃料の燃焼室への還流による問題が生じることが防止される。
【００４８】
図５は、図１の外部ＥＧＲ方式の機関でＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を禁止するようにした場合の二次燃料噴射操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により所定間隔で（例えば機関クランク軸一定回転角毎に）実行されるルーチンにより行われる。
図１に示したように本実施形態ではＥＧＲ通路４３は、機関の＃２、＃３気筒の個別排気通路２ｂに接続されている。このため、ＥＧＲ実施時には＃２、＃３気筒における二次燃料噴射を停止すれば還流排気に未燃燃料が混入することが防止される。そこで、本操作では、ＥＧＲ実施時に＃２、＃３気筒における二次燃料噴射を禁止し、＃１、＃４気筒のみで二次燃料噴射を実行するようにしている。
【００４９】
すなわち、図５の操作がスタートすると、ステップ５０１では現在二次燃料噴射実行要求があるか否かが判定され、二次燃料噴射要求中であった場合には、次にステップ５０３で機関アクセル開度ＡＣＣＰ、機関回転数ＮＥ、機関吸気圧力ＰＭが読み込まれ、ステップ５０３では、現在の機関主燃料噴射量ｑＩＮＪ が算出される。ステップ５０１から５０５の操作は、図２ステップ２０１から２０５と同一の操作である。
【００５０】
次に、ステップ５０７では現在ＥＧＲ実施中か否かが判定され、ＥＧＲ実施中の場合にはステップ５０９で主燃料噴射量ｑＩＮＪ と回転数ＮＥとに基づいて還流排気量ＱＥＸが算出される。次いで、ステップ５１１ではＥＧＲ量ＱＥＸと主燃料噴射量ｑＩＮＪ とに基づいて二次燃料噴射量ｑＥＸが算出される。本実施形態においては、二次燃料噴射量ｑＥＸはＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に流入する排気空燃比が所定のリッチ空燃比になるように予め主燃料噴射量ｑＩＮＪ と還流排気量ＱＥＸとに基づいて設定されるが、ＥＧＲ実施時には＃２と＃３気筒の二次燃料噴射が禁止されるため、＃１、＃４気筒のみの二次燃料噴射でＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に流入する排気空燃比を所定のリッチ空燃比に維持する必要がある。本実施形態では、予め、＃１、＃４気筒のみで二次燃料噴射を実行する場合について、二次燃料噴射量ｑＥＸの値を主燃料噴射量ｑＩＮＪ と還流排気量ＱＥＸ（気筒内の燃焼空燃比）とに基づいて設定し、ｑＩＮＪ とＱＥＸとをパラメータとして用いた数値マップとしてＥＣＵ３０のＲＯＭに格納している。そこで、ステップ５１１では、このマップに基づいてｑＩＮＪ とＱＥＸとから二次燃料噴射量ｑＥＸを算出する。そして、ステップ５１３では＃１、＃４気筒の膨張または排気行程に二次燃料噴射を実行する。
【００５１】
一方、ステップ５０７で現在ＥＧＲ実施中でない場合には、ステップ５１５に進み、二次燃料噴射量ｑＥＸを算出する。この場合には、ＥＧＲ実施中でないため、二次燃料噴射は全気筒で実行され、ｑＥＸは図２ステップ２１１と同様主燃料噴射量ｑＩＮＪ と機関の運転空燃比とに基づいて算出される。そして、ステップ５１７では＃２、＃３を含む全気筒で膨張または排気行程に二次燃料噴射が実行される。なお、ステップ５０１で二次燃料噴射要求がない場合には二次燃料噴射は実行せずに直ちに本操作を終了する。
【００５２】
このように、ＥＧＲ実施中の場合には二次燃料噴射を禁止することにより未燃燃料が機関燃焼室に混入することが完全に防止される。なお、本実施形態ではＥＧＲ実施中に二次燃料噴射を完全に停止しているが、燃焼の不安定化やトルク変動を生じない範囲であれば未燃燃料が燃焼室に混入しても実用上問題は生じない。そこで、予めＥＧＲ実施時に燃焼の不安定化やトルク変動を発生しない二次燃料噴射量の最大値を実験等により求めておき、ＥＧＲ実施時には＃２、＃３気筒の二次燃料噴射量を上記最大値以下に低減するようにしても良い。
【００５３】
図６は図３の内部ＥＧＲ方式の機関でＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を禁止するようにした場合の二次燃料噴射操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により所定間隔で（例えば機関クランク軸一定回転角毎に）実行されるルーチンにより行われる。
図６の操作がスタートすると、ステップ６０１から６０５では二次燃料噴射要求があるか否かの判定と（ステップ６０１）、ＡＣＣＰ、ＮＥ、ＰＭの読み込み（ステップ６０３）及びｑＩＮＪ の算出（ステップ６０５）が行われる。ステップ６０１から６０５は、図５ステップ５０１から５０５と同様な操作である。また、ステップ６０７では現在ＥＧＲ実施中か否かが、機関バルブオーバラップ量ＯＬに基づいて判定され、ＯＬ＝０（オーバラップなし）の場合には現在内部ＥＧＲは実施されていないので、ステップ６０９に進み二次燃料噴射量ｑＥＸを算出し、ステップ６１１では全気筒で膨張行程または排気行程の二次燃料噴射を実施する。ステップ６０９、６１１は図５ステップ５１５、５１７と同様な操作である。一方、本実施形態ではステップ６０７でＥＧＲ実施中であった場合には全気筒で二次燃料噴射を行わない。すなわち、全気筒の二次燃料噴射が禁止され、各燃焼室への未燃燃料の還流が防止される。
【００５４】
なお、本実施形態においても、ＥＧＲ実施中に全気筒で二次燃料噴射を禁止する代わりに実用上問題が生じない範囲まで噴射量を低減して二次燃料噴射を実行するようにしても良い。
次に、本発明の別の実施形態について説明する。上記図５、図６の実施形態ではＥＧＲ実施中は二次燃料噴射を制限することにより、未燃燃料の燃焼室への還流を防止している。しかし、特に図３の内部ＥＧＲ方式の場合には二次燃料噴射を制限するとＮＯＸ 吸蔵還元触媒７のＮＯＸ 放出操作を全く行えなくなってしまう。このため、ＥＧＲ実施時に常に二次燃料噴射を制限すると運転状態によってはＮＯＸ 吸蔵還元触媒のＮＯＸ 放出操作の実行頻度が低下してしまい、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒が吸収したＮＯＸ で飽和してしまう可能性がある。そこで、以下に説明する実施形態では、ＥＧＲ実施時に還流排気量が所定値より大きい場合には、図６の実施形態と同様に二次燃料噴射要求があった場合でも二次燃料噴射を禁止するが、還流排気量が上記所定値以下の場合には、逆にＥＧＲを停止して二次燃料噴射を実行するようにしている。ＥＧＲを停止すると機関のＮＯＸ 排出量が増加するが、もともと還流排気量が比較的少ない場合にはＥＧＲを停止してもＮＯＸ 排出量は大幅には増大しない。このため、還流排気量が比較的少ない場合にはＥＧＲを停止して二次燃料噴射を実行してＮＯＸ 放出操作の実行頻度を増大させたほうが全体として有利になる。そこで、本実施形態では図３の内部ＥＧＲ方式の機関において、ＥＧＲ実施時に還流排気量が所定値より大きい場合には、二次燃料噴射を禁止するが、還流排気量が上記所定値以下の場合には、逆にＥＧＲを停止して二次燃料噴射を実行するようにしている。これにより、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒のＮＯＸ 放出操作実行頻度を高く維持しながら、未燃燃料の燃焼室への還流による燃焼の不安定化や機関出力トルクの変動が防止される。
【００５５】
図７は、本実施形態の二次燃料噴射操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により所定間隔で（例えば機関クランク軸一定回転角毎に）実行されるルーチンにより行われる。
図７の操作において、ステップ７０１では現在二次燃料噴射要求があるか否かが判定され、ステップ７０３、７０５ではＡＣＣＰ、ＮＥ、ＰＭに基づいて主燃料噴射量ｑＩＮＪ が算出される。ステップ７０１から７０５は図２ステップ２０１から２０５と同様な操作である。
【００５６】
ステップ７０５で主燃料噴射量ｑＩＮＪ 算出後、次にステップ７０７では、現在ＥＧＲによる還流排気量が所定量以上であるか否かが、バルブオーバラップ量ＯＬに基づいて判断される。前述したように、バルブオーバラップ量ＯＬが大きくなるほどＥＧＲによる燃焼室への還流排気量は増大する。そこで、本実施形態では、バルブオーバラップ量ＯＬが予め定めた値αより大きい場合には現在のＥＧＲによる還流排気量が所定量より大きくなっていると判定するようにしている。
【００５７】
ステップ７０１で二次燃料噴射要求がなかった場合、及びステップ７０７でバルブオーバラップ量ＯＬが所定値αより大きかった場合には、本操作はステップ７０９以下を実行することなく直ちに終了する。すなわち、燃焼室への還流排気量が大きい場合には二次燃料噴射要求があった場合でも二次燃料噴射は実行されない。
【００５８】
一方、ステップ７０５でバルブオーバラップ量ＯＬがα以下であった場合、すなわちＥＧＲによる還流排気量が少ない場合には、次にステップ７０９に進みＥＧＲの停止操作（すなわち、吸気弁バルブタイミングＶＴを遅角させＯＬ＝０にする操作）を行う。そして、ステップ７１１でＥＧＲが停止したことが確認された後、すなわちＯＬ＝０となったときに、ステップ７１３で二次燃料噴射量ｑＥＸを算出し、ステップ７１５で全気筒の膨張または排気行程の二次燃料噴射を実行する。ステップ７１３、７１５は図２ステップ２１１、２１３と同様な操作である。
【００５９】
これにより、バルブオーバラップ量ＯＬが所定値αより大きい場合には二次燃料噴射は禁止されＥＧＲはそのまま継続して実行されるが、ＯＬが所定値α以下である場合には、ＥＧＲを停止して二次燃料噴射が実行されるようになるため、二次燃料噴射が実行される頻度（ＮＯＸ 吸蔵還元触媒のＮＯＸ 放出操作が実行される頻度）が増大するようになり、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒の飽和が防止される。
【００６０】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
前述の各実施形態では、ＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を制限、または二次燃料噴射実施時にＥＧＲを制限していた。しかし、二次燃料噴射を制限するとＮＯＸ 吸蔵還元触媒のＮＯＸ 放出操作の実行頻度の低下を招く場合がありＮＯＸ 吸蔵還元触媒の飽和により排気浄化効率が低下する場合が生じる。また、ＥＧＲを制限すると機関のＮＯＸ 排出量が増大するおそれがある。このため、可能であればＥＧＲと二次燃料噴射のいずれをも制限することなく同時に実施することが好ましい。
【００６１】
ところで、ＥＧＲ実施中に無効燃料の供給を行った場合、問題が生じるのは還流排気とともに未燃燃料が燃焼室に還流し燃焼室に供給される燃料が過剰になるためである。従って、燃焼室に供給される燃料量が過剰にならないようにすればＥＧＲ時に無効燃料の供給を行っても問題は生じない。そこで、以下に説明する実施形態ではＥＧＲ実施時に無効燃料の供給を行う場合に燃焼室に還流する未燃燃料の量を推定し、この未燃燃料の量だけ主燃料噴射を目標値に対して減量補正するようにしている。これにより、未燃燃料の還流が生じても機関燃焼室に供給される燃料量の合計は主燃料噴射量の目標値と同一に維持されるようになり、燃料の供給過剰は生じない。このため、ＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を制限することなく実行しながら機関燃焼の不安定化や出力トルクの変動が防止される。
【００６２】
以下、本実施形態の主燃料噴射量補正操作について説明するが、その前にまず本実施形態におけるＥＧＲ実施時の無効燃料供給により燃焼室に還流する未燃燃料量の算出方法について説明する。
図８は、機関を所定の一定回転数で運転した場合の気筒出力トルク（縦軸）と主燃料噴射量（横軸）との関係を示すグラフである。図８において、カーブＩはＥＧＲ実施時の出力トルクと主燃料噴射量との関係を、また、カーブＩＩはＥＧＲ実施中に無効燃料供給（この場合は二次燃料噴射）を実行した場合の出力トルクと主燃料噴射量との関係を示している。なお、前述したように二次燃料噴射量はそれぞれの場合において排気空燃比を目標の空燃比にするために必要な量に設定しており、機関負荷（主燃料噴射）と回転数とから決定される。また、ＥＧＲによる還流排気量も同様に機関負荷と回転数とから決定される。
【００６３】
前述したように、本来二次燃料噴射により未燃燃料の燃焼室への還流が生じなければ二次燃料噴射の有無にかかわらず気筒出力トルクは同一となる。しかし、二次燃料噴射により未燃燃料の還流が生じると二次燃料噴射実施時の気筒出力トルクは還流される未燃燃料量に相当する分だけ増大する（図８カーブＩＩ）。
本実施形態では、ある主燃料噴射量においてＥＧＲ実施中の二次燃料噴射により図８にａで示すだけ出力トルクが増大した場合には、ＥＧＲ実施時にこの出力トルク増大量ａを二次燃料噴射なしで達成するのに必要な主燃料噴射量増大分（図８にｂで示す量）を二次燃料噴射により燃焼室に還流する未燃燃料の量に等しいと仮定して還流未燃燃料量を推定する。
【００６４】
すなわち、本実施形態では予め機関の各回転数と前述の▲１▼から▲５▼の機関運転モードとの組み合わせ毎に図８に相当するカーブを実験等により作成し、それぞれの主燃料噴射量におけるＥＧＲ実施時の還流未燃燃料量（図８、ｂ）を算出してある。そして、未燃燃料量ｂの値を機関回転数ＮＥと主燃料噴射量ｑＩＮＪ とをパラメータとして用いた数値マップとして各運転モード毎に作成し、ＥＣＵ３０のＲＯＭに格納してある。機関運転中ＥＣＵ３０は機関回転数ＮＥと主燃料噴射量ｑＩＮＪ とに基づいてＥＧＲ実施時の燃焼室への未燃燃料還流量ｂを算出するようにしている。
【００６５】
図９は、本実施形態の主燃料噴射量の補正操作を説明するフローチャートである。本操作は、機関クランク軸一定回転角毎に実行される。
図９において、操作がスタートするとステップ９０１では機関負荷（アクセル開度）ＡＣＣＰと回転数ＮＥとが読み込まれ、ステップ９０３では機関主燃料噴射量ｑＩＮＪ が算出される。ステップ９０１、９０３は図２ステップ２０３、２０５と同様の操作である。
【００６６】
次いで、ステップ９０５では現在二次燃料噴射を実施しているか否か、ステップ９０７では現在ＥＧＲ実施中か否かがそれぞれ判定される。現在二次燃料噴射とＥＧＲとの両方が実施されている場合には、すなわち二次燃料噴射により未燃燃料が燃焼室に還流するため、ステップ９０９ではステップ９０３で算出した主燃料噴射量ｑＩＮＪ を用いて予め図８の関係に基づいて各運転モード毎に作成した前述の数値マップから、二次燃料噴射実施時に燃焼室に還流する未燃燃料の量ｂを算出する。そして、ステップ９１１ではステップ９０３で算出した主燃料噴射量ｑＩＮＪ を還流未燃燃料量ｂだけ減量補正する。
【００６７】
一方、ステップ９０５、９０７で現在二次燃料噴射またはＥＧＲのいずれか一方が実施されていない場合には、未燃燃料が燃焼室に還流する可能性はないため、ステップ９０９、９１１の補正は行なわずにそのまま本操作は終了する。
本実施形態によれば、ＥＧＲ実施中であっても二次燃料噴射を制限することなく実行することが可能となるため、機関ＮＯＸ 排出量の増大やＮＯＸ 吸蔵還元触媒のＮＯＸ 放出操作実行頻度の低下が生じることが防止される。
【００６８】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、ＥＧＲ実施時の機関への無効燃料の供給により機関燃焼の不安定化や出力トルクの変動を防止することが可能となる共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を外部ＥＧＲを行なう自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】本発明の二次燃料噴射操作の一実施形態を示すフローチャートである。
【図３】本発明を内部ＥＧＲを行なう自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図４】図３の機関のバルブタイミングを説明する図である。
【図５】本発明の二次燃料噴射操作の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図６】本発明の二次燃料噴射操作の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明の二次燃料噴射操作の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図８】燃焼室に還流する未燃燃料量の算出方法を説明する図である。
【図９】図８の方法を用いた主燃料噴射量の補正操作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
１１１〜１１４…筒内燃料噴射弁
４１…ＥＧＲ弁
４３…ＥＧＲ通路
２００…可変バルブタイミング装置
３０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
７…ＮＯＸ 吸蔵還元触媒
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関し、詳細には内燃機関燃焼室に機関排気を還流するＥＧＲ装置を備えた機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室に機関排気の一部を還流させることにより、燃焼室内における燃焼温度を低下させて燃焼時のＮＯＸ （窒素酸化物）の生成量を低減する排気還流（ＥＧＲ）装置が一般に知られている。排気還流の方式としては、機関排気通路と機関吸気通路とをＥＧＲ通路で接続し、ＥＧＲ通路上に設けた流量調整弁（ＥＧＲ弁）により還流させる排気流量を調節する外部ＥＧＲ方式と、機関の吸気弁または排気弁の開閉タイミングを変更することにより、バルブオーバラップにより生じる燃焼室既燃ガスの吹き返し量を調節する内部ＥＧＲ方式とが用いられる。
【０００３】
一方、機関に燃焼室内の燃焼に寄与しない無効燃料を供給することにより、機関運転空燃比（燃焼室内の燃焼空燃比）とは独立して機関排気の空燃比を調節する技術が知られている。例えば、リーン空燃比で運転する機関の排気通路に、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯＸ を吸収し排気空燃比がリッチになったときに吸収したＮＯＸ を放出、還元浄化するＮＯＸ 吸蔵還元触媒を配置したような場合には、機関のリーン空燃比運転中にＮＯＸ 吸蔵還元触媒がＮＯＸ で飽和することを防止するために、定期的にＮＯＸ 吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比にして、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒からＮＯＸ を放出する必要がある。このような場合に機関運転空燃比をリーンからリッチに変更すると空燃比変化により機関出力トルクが増大し、トルク変動が生じる。そこで、機関燃焼室内の燃焼に寄与しない無効燃料を供給することにより、機関運転空燃比とは独立して排気空燃比のみを変更することが有利になる。無効燃料の供給は、例えば気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を有する機関にあっては気筒の膨張行程または排気行程に気筒内に燃料を噴射する二次燃料噴射方式や、機関排気ポートに燃料を噴射する排気ポート燃料噴射弁を有する機関にあっては排気ポートに燃料噴射を行う排気ポート燃料噴射方式により行われる。膨張または排気行程に気筒内に噴射された燃料や気筒排気ポートに噴射された燃料は燃焼することなく気化し、排気ガスとともに排出される。すなわち、供給された無効燃料は機関の燃焼には寄与しないが機関排気は供給された無効燃料の分だけ未燃ＨＣ成分が増加し、リッチ空燃比になる。このため、機関に無効燃料を供給することにより、機関の運転空燃比に影響を与えることなく機関排気空燃比のみを変更することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のようなＥＧＲ（排気還流）を行う機関で無効燃料の供給を行う場合には問題が生じる場合がある。すなわち、無効燃料供給時には機関排気は未燃燃料を含んでいるため、この排気をそのままＥＧＲ装置により機関燃焼室に還流すると、本来燃焼に寄与しないはずの無効燃料の一部が燃焼室に還流して燃焼室内で燃焼するようになる。このため、ＥＧＲ実施中に無効燃料の供給を行うと機関に供給される燃料が過剰になってしまい、燃焼空燃比が過度にリッチになって燃焼室内の燃焼が不安定になる場合や、過剰な燃料の燃焼により機関出力トルクが増大しトルク変動が生じる問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑み、ＥＧＲを実施する機関で無効燃料の供給を行なう場合に燃焼の不安定化や出力トルクの変動を防止可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関に機関燃焼室内の燃焼に寄与しない無効燃料を供給する無効燃料供給手段と、前記機関の排気を機関燃焼室に還流するＥＧＲ手段と、前記ＥＧＲ手段により前記排気の還流が行われているときに、前記無効燃料供給手段による無効燃料の供給を制限する無効燃料制限手段と、を備え、前記無効燃料制限手段は、前記ＥＧＲ手段により還流される排気流量が予め定めた量以上のときに前記無効燃料供給手段による無効燃料の供給を制限する内燃機関の制御装置が提供される。
【０００７】
すなわち、請求項１の発明では、ＥＧＲ実施時には無効燃料制限手段により無効燃料の供給が制限される。これにより、還流排気とともに機関燃焼室に還流する無効燃料の量が低減されるため、燃焼室内の燃焼が不安定になることや出力トルクの変動が生じることが防止される。なお、「無効燃料の供給の制限」とは無効燃料の供給量を低減する場合、及び無効燃料の供給を完全に停止する場合の両方を含むものとする。
【０００８】
更に請求項１に記載の発明では、上記無効燃料制限手段はＥＧＲ実施時の排気還流量が予め定めた量以上の場合には無効燃料の供給を制限する。還流排気には無効燃料が混入しているため燃焼室に還流される排気の量が多いほど燃焼室に還流する無効燃料の量が多くなり燃焼の不安定化や出力トルクの変動が生じやすくなる。本発明では、排気還流量がある量を越えて増大したときに無効燃料の供給を制限することにより燃焼室に還流する燃料の量がある程度以上に増大することを防止する。これにより燃焼室内の燃焼の不安定化や出力トルクの変動が生じることが防止される。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、多気筒内燃機関の各気筒に機関燃焼室内の燃焼に寄与しない無効燃料を供給する無効燃料供給手段と、前記多気筒内燃機関の一部の気筒の排気を全気筒の機関燃焼室に還流するＥＧＲ手段と、前記ＥＧＲ手段により前記排気の還流が行われているときに、前記無効燃料供給手段による前記一部の気筒への無効燃料の供給を制限する無効燃料制限手段と、を備えた内燃機関の制御装置が提供される。
【００１０】
すなわち、請求項２の発明では、ＥＧＲ実施時にはＥＧＲに排気を供給する気筒への無効燃料噴射が制限されるため、還流排気に未燃燃料が混入することが防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、１は自動車用内燃機関を示す。本実施形態では、機関１は＃１から＃４の４つの気筒を備えた４気筒ガソリン機関とされ、＃１から＃４気筒には直接気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１１１から１１４が設けられている。後述するように、本実施形態の内燃機関１は、理論空燃比より高い（リーンな）空燃比で運転可能なリーンバーンエンジンとされている。
【００１６】
また、本実施形態では＃１から＃４の気筒は互いに点火時期が連続しない２つの気筒からなる２つの気筒群にグループ分けされている。（例えば、図１の実施形態では、気筒点火順序は１−３−４−２であり、＃１、＃４の気筒と＃２、＃３の気筒とがそれぞれ気筒群を構成している。）また、各気筒の排気ポートは気筒群毎に排気マニホルドに接続され、気筒群毎の排気通路に接続されている。図１において、２１ａは＃１、＃４気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ａに接続する排気マニホルド、２１ｂは＃２、＃４気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ｂに接続する排気マニホルドである。本実施形態では、個別排気通路２ａ、２ｂ上には、三元触媒からなるスタートキャタリスト（以下「ＳＣ」と呼ぶ）５ａと５ｂがそれぞれ配置されている。また、個別排気通路２ａ、２ｂはＳＣ下流側で共通の排気通路２に合流している。
【００１７】
共通排気通路２上には、後述するＮＯＸ 吸蔵還元触媒７が配置されている。図１に２９ａ、２９ｂで示すのは、個別排気通路２ａ、２ｂのスタートキャタリスト５ａ、５ｂ上流側に配置された空燃比センサ、３１で示すのは、排気通路２のＮＯＸ 吸蔵還元触媒７出口に配置された空燃比センサである。空燃比センサ２９ａ、２９ｂ及び３１は、広い空燃比範囲で排気空燃比に対応する電圧信号を出力する、いわゆるリニア空燃比センサとされている。
【００１８】
図１に１０ｂで示すのは機関各気筒の吸気ポートを吸気通路１０に接続する吸気マニホルド、１０ａは吸気通路１０に設けられたサージタンクである。
また、本実施形態では＃２、＃３気筒の個別排気通路２ｂのＳＣ５ｂ上流側と機関吸気通路１０のサージタンク１０ａとはＥＧＲ通路４３で接続されている。更に、ＥＧＲ通路４３上にはＥＧＲ通路を通って排気通路２ｂから吸気通路１０に還流する排気流量を制御する流量制御弁からなるＥＧＲ弁４１が設けられている。ＥＧＲ弁４１は後述するＥＣＵ３０からの制御信号に応じて作動するステッパモータ、負圧アクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエータ４１ａを備え、ＥＣＵ３０からの制御信号に応じた開度をとる。
【００１９】
図１に３０で示すのは機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、本実施形態ではＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵを備えた公知の構成のマイクロコンピュータとされ、機関１の点火時期制御や燃料噴射制御等の基本制御を行なっている。また、本実施形態では、ＥＣＵ３０は上記の基本制御を行う他に、後述するように機関運転状態に応じて筒内噴射弁１１１から１１４の燃料噴射モードを変更し機関の運転空燃比を変更する制御を行なう。また、ＥＣＵ３０はＥＧＲ弁４１を制御して、機関運転状態に応じて排気通路２ｂの排気の一部を吸気通路１０に還流するＥＧＲを実施する。すなわち、本実施形態では外部ＥＧＲが行われる。
【００２０】
また、本実施形態ではＥＣＵ３０は機関運転中に必要に応じて各気筒の筒内燃料噴射弁１１１〜１１４から気筒の膨張または排気行程中に二次燃料噴射を実行し、機関排気を機関運転空燃比とは独立して変更する操作を行う。
ＥＣＵ３０の入力ポートには、空燃比センサ２９ａ、２９ｂからスタートキャタリスト５ａ、５ｂ入口における排気空燃比を表す信号と、空燃比センサ３１からＮＯＸ 吸蔵還元触媒７出口における排気空燃比を表す信号が、また、図示しない機関吸気マニホルドに設けられた吸気圧センサ３３から機関の吸気圧力に対応する信号がそれぞれ入力されている他、機関クランク軸（図示せず）近傍に配置された回転数センサ３５から機関回転数に対応する信号が入力されている。更に、本実施形態では、ＥＣＵ３０の入力ポートには機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍に配置したアクセル開度センサ３７から運転者のアクセルペダル踏込み量（アクセル開度）を表す信号が入力されている。また、ＥＣＵ３０の出力ポートは、図示しない燃料噴射回路を介して各気筒の燃料噴射弁１１１から１１４に接続され各気筒への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御している他、図示しない駆動回路を介してＥＧＲ弁のアクチュエータ４１ａに接続されＥＧＲ弁４１の開度を制御している。
【００２１】
本実施形態では、ＥＣＵ３０は機関１を機関の運転状態に応じて以下の５つの燃焼モードで運転する。
▲１▼ リーン空燃比成層燃焼（圧縮行程１回噴射）
▲２▼ リーン空燃比均質混合気／成層燃焼（吸気行程／圧縮行程２回噴射）
▲３▼ リーン空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射）
▲４▼ 理論空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射）
▲５▼ リッチ空燃比均質混合気燃焼（吸気行程１回噴射）
すなわち、機関１の軽負荷運転領域では、上記▲１▼のリーン空燃比成層燃焼が行なわれる。この状態では、筒内燃料噴射は各気筒の圧縮行程後半に１回のみ行なわれ噴射された燃料は気筒点火プラグ近傍に可燃混合気の層を形成する。また、この運転状態での燃料噴射量は極めて少なく、気筒内の全体としての空燃比は２５から３０程度になる。
【００２２】
また、上記▲１▼の状態から負荷が増大して低負荷運転領域になると、上記▲２▼リーン空燃比均質混合気／成層燃焼が行なわれる。機関負荷が増大するにつれて気筒内に噴射する燃料は増量されるが、上記▲１▼の成層燃焼では燃料噴射を圧縮行程後半に行なうため、噴射時間が限られてしまい成層させることのできる燃料量には限界がある。そこで、この負荷領域では圧縮行程後半の燃料噴射だけでは不足する燃料の量を予め吸気行程前半に噴射することにより目標量の燃料を気筒に供給するようにしている。吸気行程前半に気筒内に噴射された燃料は着火時までに極めてリーンな均質混合気を生成する。圧縮行程後半ではこの極めてリーンな均質混合気中に更に燃料が噴射され点火プラグ近傍に着火可能な可燃混合気の層が生成される。着火時にはこの可燃混合気層が燃焼を開始し周囲の希薄な混合気層に火炎が伝播するため安定した燃焼が行なわれるようになる。この状態では吸気行程と圧縮行程での噴射により供給される燃料量は▲１▼より増量されるが、全体としての空燃比はやや低いリーン（例えば空燃比で２０から３０程度）になる。
【００２３】
更に機関負荷が増大すると、機関１では上記▲３▼のリーン空燃比均質混合気燃焼が行なわれる。この状態では燃料噴射は吸気行程前半に１回のみ実行され、燃料噴射量は上記▲２▼より更に増量される。この状態で気筒内に生成される均質混合気は理論空燃比に比較的近いリーン空燃比（例えば空燃比で１５から２５程度）となる。
【００２４】
更に機関負荷が増大して機関高負荷運転領域になると、▲３▼の状態から更に燃料が増量され、上記▲４▼の理論空燃比均質混合気運転が行なわれる。この状態では、気筒内には理論空燃比の均質な混合気が生成されるようになり、機関出力が増大する。また、更に機関負荷が増大して機関の全負荷運転になると、▲４▼の状態から燃料噴射量が更に増量され▲５▼のリッチ空燃比均質混合気運転が行なわれる。この状態では、気筒内に生成される均質混合気の空燃比はリッチ（例えば空燃比で１２から１４程度）になる。
【００２５】
本実施形態では、アクセル開度（運転者のアクセルペダル踏込み量）と機関回転数とに応じて予め実験等に基づいて最適な運転モード（上記▲１▼から▲５▼）が設定されており、ＥＣＵ３０のＲＯＭにアクセル開度と機関回転数とを用いたマップとして格納してある。機関１運転中、ＥＣＵ３０はアクセル開度センサ３７で検出したアクセル開度と機関回転数とに基づいて、現在上記▲１▼から▲５▼のいずれの運転モードを選択すべきかを決定し、それぞれのモードに応じて燃料噴射量及び燃料噴射時期及び回数を決定する。
【００２６】
すなわち、上記▲１▼から▲３▼のモード（リーン空燃比燃焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は上記▲１▼から▲３▼のモード毎に予め準備されたマップに基づいて、アクセル開度と機関回転数とから燃料噴射量を決定する。又、上記▲４▼と▲５▼のモード（理論空燃比またはリッチ空燃比均質混合気燃焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は上記▲４▼と▲５▼のモード毎に予め準備されたマップに基づいて、吸気圧センサ３３で検出された吸気圧力と機関回転数とに基づいて燃料噴射量を設定する。
【００２７】
また、モード▲４▼（理論空燃比均質混合気燃焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は更に上記により算出した燃料噴射量を、機関排気空燃比が理論空燃比となるように空燃比センサ２９ａ、２９ｂの出力に基づいてフィードバック補正する。
上述のように、本実施形態の機関１では機関負荷が増大するにつれて燃料噴射量が増量され、燃料噴射量に応じて運転モードが変更される。
【００２８】
また、本実施形態ではＥＣＵ３０は各運転モード▲１▼から▲５▼において、機関負荷（燃料噴射量）と回転数とから予め各モード毎に準備されたマップに基づいて排気還流量を決定し、設定した排気還流量に応じてＥＧＲ弁の開度を制御する。
次に、本実施形態のスタートキャタリスト５ａ、５ｂ及びＮＯＸ 吸蔵還元触媒について説明する。
【００２９】
スタートキャタリスト（ＳＣ）５ａ、５ｂは、ハニカム状に成形したコージェライト等の担体を用いて、この担体表面にアルミナの薄いコーティングを形成し、このアルミナ層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属触媒成分を担持させた三元触媒として構成される。三元触媒は理論空燃比近傍でＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸ の３成分を高効率で浄化する。三元触媒は、流入する排気の空燃比が理論空燃比より高くなるとＮＯＸ の還元能力が低下するため、機関１がリーン空燃比運転されているときの排気中のＮＯＸ を充分に浄化することはできない。
【００３０】
また、ＳＣ５ａ、５ｂは機関始動後短時間で触媒の活性温度に到達し、触媒作用を開始することができるように、排気通路２ａ、２ｂの機関１に近い部分に配され、熱容量を低減するために比較的小容量のものとされている。
次に、本実施形態のＮＯX吸蔵還元触媒７について説明する。本実施形態のＮＯX吸蔵還元触媒７は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮa、リチウムＬi、セシウムＣsのようなアルカリ金属、バリウムＢa、カルシウムＣaのようなアルカリ土類、ランタンＬa、セリウムＣｅ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴金属とを担持したものである。ＮＯX吸蔵還元触媒は流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに、排気中のＮＯX（ＮＯ2、ＮＯ）を硝酸イオンＮＯ2 -の形で吸収し、流入排気ガスがリッチになると吸収したＮＯXを放出するＮＯXの吸放出作用を行う。
【００３１】
この吸放出のメカニズムについて、以下に白金ＰｔおよびバリウムＢａを使用した場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
流入排気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空燃比がリーン空燃比になると）、これら酸素は白金Ｐｔ上にＯ２ − またはＯ２−の形で付着し、排気中のＮＯＸ は白金Ｐｔ上のＯ２ − またはＯ２−と反応し、これによりＮＯ２ が生成される。また、流入排気中のＮＯ２ 及び上記により生成したＮＯ２ は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤中に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ３ − の形で吸収剤内に拡散する。このため、リーン雰囲気下では排気中のＮＯＸ がＮＯＸ 吸収剤内に硝酸塩の形で吸収されるようになる。
【００３２】
また、流入排気中の酸素濃度が大幅に低下すると（すなわち、排気の空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になると）、白金Ｐｔ上でのＮＯ２ 生成量が減少するため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤内の硝酸イオンＮＯ３ − はＮＯ２ の形で吸収剤から放出されるようになる。この場合、排気中にＣＯ等の還元成分やＨＣ、ＣＯ２ 等の成分が存在すると白金Ｐｔ上でこれらの成分によりＮＯ２ が還元される。
【００３３】
本実施形態では、リーン空燃比運転可能な機関１が使用されており、機関１がリーン空燃比で運転されているときには、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒は流入する排気中のＮＯＸ を吸収する。また、機関１の排気空燃比がリッチになると、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７は吸収したＮＯＸ を放出、還元浄化する。本実施形態では、リーン空燃比運転中にＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯＸ 量が増大すると、機関に燃焼に寄与しない無効燃料を供給し、機関排気をリッチ空燃比にすることによりＮＯＸ 吸蔵還元触媒からのＮＯＸ の放出と還元浄化（ＮＯＸ 吸蔵還元触媒の再生）を行なうようにしている。
【００３４】
本実施形態では、ＥＣＵ３０はＮＯＸ カウンタの値を増減することによりＮＯＸ 吸蔵還元触媒７が吸収保持しているＮＯＸ 量を推定する。ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に単位時間当たりに吸収されるＮＯＸ の量はＮＯＸ 吸蔵還元触媒に単位時間当たりに流入する排気中のＮＯＸ 量、すなわち機関１で単位時間当たりに生成されるＮＯＸ 量に比例している。一方、機関で単位時間当たりに発生するＮＯＸ の量は機関への燃料供給量、空燃比、排気流量等によって定まるため、機関運転条件が定まればＮＯＸ 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯＸ 量を知ることができる。本実施形態では、予め機関運転条件（アクセル開度、機関回転数、吸入空気量、吸気圧力、空燃比、燃料供給量など）を変えて機関が単位時間当たりに発生するＮＯＸ 量を実測し、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に単位時間当たりに吸収されるＮＯＸ 量を、例えば機関負荷（燃料噴射量）と機関回転数とを用いた数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納している。ＥＣＵ３０は一定時間毎（上記の単位時間毎）に機関負荷（燃料噴射量）と機関回転数とからこのマップを用いて単位時間当たりにＮＯＸ 吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯＸ 量を算出し、ＮＯＸ カウンタＣＮＯＸの値をこのＮＯＸ 吸収量だけ増大させる。これによりＮＯＸ カウンタＣＮＯＸの値は常にＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯＸ の量を表すようになる。ＥＣＵ３０は、機関のリーン空燃比運転中に、上記ＮＯＸ カウンタの値が所定値以上に増大したときに機関に燃焼室内の燃焼に寄与しない燃料を供給し、機関の排気空燃比をリッチに変化させる。これにより、機関運転空燃比とは無関係にＮＯＸ 吸蔵還元触媒にはリッチ空燃比の排気が流入するため、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒から吸収したＮＯＸ が放出され、還元浄化される。なお、無効燃料の供給により排気空燃比をリッチに保持する時間は詳細にはＮＯＸ 吸蔵還元触媒の種類、容量などに基づいて実験等により決定される。また、無効燃料を供給してＮＯＸ 吸蔵還元触媒からＮＯＸ が放出、還元浄化された後はＮＯＸ カウンタの値は０にリセットされる。このように、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７のＮＯＸ 吸収量に応じて無効燃料の供給を行なうことにより、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７は適切に再生され、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒が吸収したＮＯＸ で飽和することが防止される。
【００３５】
前述したように、無効燃料の供給方法としては、気筒膨張行程または排気行程に筒内燃料噴射弁から気筒内に燃料噴射を噴射する二次燃料噴射による方法と、排気ポートに燃料を噴射する排気ポート燃料噴射による方法との２つがある。本実施形態では、筒内燃料噴射弁１１１〜１１４を有するため二次燃料噴射により機関に無効燃料を供給しているが、本発明は排気ポート燃料噴射弁を備えた機関において排気ポート燃料噴射により無効燃料噴射を行う場合にも同様に適用することができる。
【００３６】
上記のように、二次燃料噴射（または排気ポート燃料噴射）により機関に無効燃料を供給した場合には、機関排気は無効燃料として供給された比較的多量の未燃燃料を含むようになる。このため、ＥＧＲ実施中に無効燃料の供給を行うと、ＥＧＲ通路４３を通って吸気通路１０には未燃燃料を比較的多量に含む排気が還流してしまい未燃燃料が気筒燃焼室に供給され、燃焼室内で燃焼することになる。ところが、前述したように、機関への燃料噴射量（以下、無効燃料と区別するため主燃料噴射量という）は、ＥＣＵ３０により機関運転状態に基づいて最適な値に制御されている。このため、還流排気とともに燃焼室に供給された未燃燃料が燃焼すると、機関に供給される燃料量が過剰になり、空燃比が過剰にリッチになって燃焼が不安定になったり、燃焼空燃比のリッチ化により機関出力が増大して機関出力トルクの変動が生じる場合がある。
【００３７】
そこで、本実施形態では二次燃料噴射実施時にはＥＧＲを制限することにより上記問題を解決している。すなわち、ＥＧＲを制限（例えば停止）することにより機関燃焼室には未燃燃料を含んだ排気が還流しなくなるため、燃焼室内の燃焼空燃比は主燃料噴射量に応じたものとなり、空燃比が最適値よりリッチになることが防止される。
【００３８】
図２は本実施形態の二次燃料噴射操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により所定間隔で（例えば機関クランク軸一定回転角毎に）実行されるルーチンにより行われる。
図２の操作がスタートすると、ステップ２０１では現在二次燃料噴射実行要求があるか否かが判定される。本実施形態では、ＥＣＵ３０はＮＯＸ 吸蔵還元触媒７のＮＯＸ カウンタＣＮＯＸが予め定めた値以上になったときに所定時間だけ二次燃料噴射を要求し、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７からのＮＯＸ の放出と還元浄化とを行う。
【００３９】
ステップ２０１で二次燃料噴射要求中であった場合には、次にステップ２０３で機関アクセル開度ＡＣＣＰ、機関回転数ＮＥ、機関吸気圧力ＰＭが読み込まれ、ステップ２０３では、ＡＣＣＰとＮＥとから現在の運転モード（▲１▼から▲５▼）が判別され、更に各運転モード毎に準備された数値テーブルから、ＡＣＣＰとＮＥ（モード▲１▼〜▲３▼）またはＰＭとＮＥ（モード▲４▼、▲５▼）に基づいて現在の機関主燃料噴射量ｑＩＮＪ が算出される。
【００４０】
そして、ステップ２０７ではＥＧＲの停止操作が行われる。本実施形態では、ＥＧＲの停止操作はＥＧＲ弁４１を全閉にすることにより実行される。また、ステップ２０９では上記操作によりＥＧＲが停止したか（すなわち、ＥＧＲ弁４１が全閉したか）否かが判定され、ＥＧＲが停止するまではステップ２１１と２１３は実行されない。
【００４１】
ステップ２０９でＥＧＲが停止すると、ステップ２１１では二次燃料噴射量ｑＥＸが算出される。二次燃料噴射量ｑＥＸは、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に流入する排気空燃比が所定のリッチ空燃比になるように主燃料噴射量ｑＩＮＪ と機関の運転空燃比とに基づいて算出される。そして、ステップ２１３では全気筒で膨張または排気行程に二次燃料噴射が実行される。なお、ステップ２０１で二次燃料噴射要求がない場合には二次燃料噴射は実行せずに直ちに本操作を終了する。この場合、ＥＧＲ実施中であればＥＧＲが継続される。
【００４２】
本実施形態では、二次燃料噴射実施時にＥＧＲを停止することにより、機関燃焼室に未燃燃料が還流することを防止し、燃焼の不安定化や出力トルクの変動が生じることを防止している。なお、本実施形態では、二次燃料噴射時にＥＧＲを完全に停止しているが、実用上燃焼の不安定化や出力トルクの変動が問題にならない範囲であれば、多少の未燃燃料が燃焼室に還流しても問題は生じない。そこで、予め二次燃料噴射実行時にＥＧＲを実施しても問題が生じない最大ＥＧＲ量を実験等により求めておき二次燃料噴射実施時にはＥＧＲ量を上記最大量以下まで低減するようにしても良い。
【００４３】
上記実施形態は、外部ＥＧＲ方式の場合を例にとって説明したが、内部ＥＧＲ方式の場合についても同様な制御が可能である。
図３は、内部ＥＧＲ方式を用いた本発明の実施形態の概略構成図である。図３において、図１と同じ参照符号は図１と同様な要素を表すものとする。
図３の実施形態では、図１のＥＧＲ通路４３、ＥＧＲ弁４１は設けられておらず、代わりに機関１のバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置２００が設けられている点が図１の場合と相違している。本実施形態では、可変バルブタイミング装置２００はＥＣＵ３０からの制御信号に応じて機関１のバルブタイミングを変更可能なものであれば、任意の公知の形式のものが使用可能であり、吸気弁または／及び排気弁の開閉タイミングのみを変化させるもの、開閉タイミングとともにバルブリフトをも変化させるもののいずれをも使用することができる。また、バルブタイミングの変更は連続的に行なうものでも、段階的に行なうものでも良い。
【００４４】
図４は、機関１のバルブタイミングを説明する図である。図４は吸気弁と排気弁との一般的な開閉時期を模式的に示しており、吸気弁の開閉タイミングを同量ずつ変化させる場合について示している。図４ににおいて、ＴＤＣはピストン行程上死点、ＢＤＣは下死点を示し、ＩＯ、ＩＣはそれぞれ吸気弁の開弁時期と閉弁時期、ＥＯ、ＥＣはそれぞれ排気弁の開弁時期と閉弁時期とを表している。図４に示すように、吸気弁は排気行程上死点（ＴＤＣ）前から開弁し、吸気行程下死点（ＢＤＣ）後に閉弁する。また、排気弁は爆発行程下死点（ＢＤＣ）前から開弁し、排気行程上死点（ＴＤＣ）後に閉弁する。図４に示すように、排気行程では排気弁が閉じる（ＥＣ）前に吸気弁が開く（ＩＯ）ようにバルブタイミングが設定されるため、吸気弁と排気弁との両方が開弁している期間（図４にＯＬ）で示す期間が存在する。本実施形態では期間ＯＬの長さ（角度）をバルブオーバラップ量と称する。本実施形態では、後述するように、吸気弁バルブタイミング（開弁時期）は図４にＩＯ０ で示したタイミング（最遅角タイミング）からＩＯ１ で示したタイミング（最進角タイミング）まで調整することができる。また、本実施形態ではバルブタイミング最遅角位置（ＩＯ０ ）から現在の位置（ＩＯ）までのクランク軸回転角をバルブタイミング値ＶＴと定義している。図４から判るように、本実施形態では排気弁の閉弁時期は固定されているため、バルブタイミング値ＶＴとバルブオーバラップ量ＯＬとは一対一に対応する。
【００４５】
一般に、吸排気弁のバルブオーバラップ量ＯＬ（吸気弁バルブタイミングＶＴ）が増大すると、排気行程中に吸気弁が開弁している時間が長くなるため、気筒内の燃焼後の既燃ガス（排気）が開弁した吸気弁を通って吸気ポートに逆流し、吸気行程中に再度気筒内に還流するようになる。このためバルブオーバラップ量ＯＬが大きいほど機関燃焼室に還流する排気の量（ＥＧＲガス量）が大きくなる。そこで、本実施形態では、ＥＣＵ３０は図１のＥＧＲ弁４１の開度を制御する代わりに、吸気弁バルブタイミングＶＴ（すなわちバルブオーバラップ量ＯＬ）を制御することにより機関燃焼室に還流する排気の量を調節している。
ところで、気筒内に膨張行程または排気行程に二次燃料噴射を実行すると、噴射された無効燃料の一部は既燃ガスとともにオーバラップ期間中に吸気ポートに逆流し、吸気行程中に燃焼室に還流するため、外部ＥＧＲと同様な問題が生じることになる。そこで、この場合にはＥＣＵ３０は、二次燃料噴射実施中はＥＧＲを停止する（オーバラップ量ＯＬを０にする）ことにより、未燃燃料の還流による燃焼の不安定化と出力トルクの変動とを防止している。
【００４６】
なお、この場合の操作は図２のフローチャートと同一となるが、ステップ２０７のＥＧＲ停止操作は吸気弁バルブタイミングＶＴを遅角させてバルブオーバラップ量を０にすることにより行われる。
また、この場合も、ＥＧＲを停止する代わりに二次燃料噴射実行時に、実用上問題が生じない程度までＥＧＲ量を低減するようにしてもよい。
【００４７】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
上述の各実施形態では、二次燃料噴射実行時にＥＧＲを停止していたが、以下に説明する実施形態ではＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を禁止するようにした点が上述の各実施形態と相違している。ＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を禁止することによって機関燃焼室に還流する排気中には未燃燃料量が含まれなくなるため、上述の各実施形態と同様に未燃燃料の燃焼室への還流による問題が生じることが防止される。
【００４８】
図５は、図１の外部ＥＧＲ方式の機関でＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を禁止するようにした場合の二次燃料噴射操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により所定間隔で（例えば機関クランク軸一定回転角毎に）実行されるルーチンにより行われる。
図１に示したように本実施形態ではＥＧＲ通路４３は、機関の＃２、＃３気筒の個別排気通路２ｂに接続されている。このため、ＥＧＲ実施時には＃２、＃３気筒における二次燃料噴射を停止すれば還流排気に未燃燃料が混入することが防止される。そこで、本操作では、ＥＧＲ実施時に＃２、＃３気筒における二次燃料噴射を禁止し、＃１、＃４気筒のみで二次燃料噴射を実行するようにしている。
【００４９】
すなわち、図５の操作がスタートすると、ステップ５０１では現在二次燃料噴射実行要求があるか否かが判定され、二次燃料噴射要求中であった場合には、次にステップ５０３で機関アクセル開度ＡＣＣＰ、機関回転数ＮＥ、機関吸気圧力ＰＭが読み込まれ、ステップ５０３では、現在の機関主燃料噴射量ｑＩＮＪ が算出される。ステップ５０１から５０５の操作は、図２ステップ２０１から２０５と同一の操作である。
【００５０】
次に、ステップ５０７では現在ＥＧＲ実施中か否かが判定され、ＥＧＲ実施中の場合にはステップ５０９で主燃料噴射量ｑＩＮＪ と回転数ＮＥとに基づいて還流排気量ＱＥＸが算出される。次いで、ステップ５１１ではＥＧＲ量ＱＥＸと主燃料噴射量ｑＩＮＪ とに基づいて二次燃料噴射量ｑＥＸが算出される。本実施形態においては、二次燃料噴射量ｑＥＸはＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に流入する排気空燃比が所定のリッチ空燃比になるように予め主燃料噴射量ｑＩＮＪ と還流排気量ＱＥＸとに基づいて設定されるが、ＥＧＲ実施時には＃２と＃３気筒の二次燃料噴射が禁止されるため、＃１、＃４気筒のみの二次燃料噴射でＮＯＸ 吸蔵還元触媒７に流入する排気空燃比を所定のリッチ空燃比に維持する必要がある。本実施形態では、予め、＃１、＃４気筒のみで二次燃料噴射を実行する場合について、二次燃料噴射量ｑＥＸの値を主燃料噴射量ｑＩＮＪ と還流排気量ＱＥＸ（気筒内の燃焼空燃比）とに基づいて設定し、ｑＩＮＪ とＱＥＸとをパラメータとして用いた数値マップとしてＥＣＵ３０のＲＯＭに格納している。そこで、ステップ５１１では、このマップに基づいてｑＩＮＪ とＱＥＸとから二次燃料噴射量ｑＥＸを算出する。そして、ステップ５１３では＃１、＃４気筒の膨張または排気行程に二次燃料噴射を実行する。
【００５１】
一方、ステップ５０７で現在ＥＧＲ実施中でない場合には、ステップ５１５に進み、二次燃料噴射量ｑＥＸを算出する。この場合には、ＥＧＲ実施中でないため、二次燃料噴射は全気筒で実行され、ｑＥＸは図２ステップ２１１と同様主燃料噴射量ｑＩＮＪ と機関の運転空燃比とに基づいて算出される。そして、ステップ５１７では＃２、＃３を含む全気筒で膨張または排気行程に二次燃料噴射が実行される。なお、ステップ５０１で二次燃料噴射要求がない場合には二次燃料噴射は実行せずに直ちに本操作を終了する。
【００５２】
このように、ＥＧＲ実施中の場合には二次燃料噴射を禁止することにより未燃燃料が機関燃焼室に混入することが完全に防止される。なお、本実施形態ではＥＧＲ実施中に二次燃料噴射を完全に停止しているが、燃焼の不安定化やトルク変動を生じない範囲であれば未燃燃料が燃焼室に混入しても実用上問題は生じない。そこで、予めＥＧＲ実施時に燃焼の不安定化やトルク変動を発生しない二次燃料噴射量の最大値を実験等により求めておき、ＥＧＲ実施時には＃２、＃３気筒の二次燃料噴射量を上記最大値以下に低減するようにしても良い。
【００５３】
図６は図３の内部ＥＧＲ方式の機関でＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を禁止するようにした場合の二次燃料噴射操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により所定間隔で（例えば機関クランク軸一定回転角毎に）実行されるルーチンにより行われる。
図６の操作がスタートすると、ステップ６０１から６０５では二次燃料噴射要求があるか否かの判定と（ステップ６０１）、ＡＣＣＰ、ＮＥ、ＰＭの読み込み（ステップ６０３）及びｑＩＮＪ の算出（ステップ６０５）が行われる。ステップ６０１から６０５は、図５ステップ５０１から５０５と同様な操作である。また、ステップ６０７では現在ＥＧＲ実施中か否かが、機関バルブオーバラップ量ＯＬに基づいて判定され、ＯＬ＝０（オーバラップなし）の場合には現在内部ＥＧＲは実施されていないので、ステップ６０９に進み二次燃料噴射量ｑＥＸを算出し、ステップ６１１では全気筒で膨張行程または排気行程の二次燃料噴射を実施する。ステップ６０９、６１１は図５ステップ５１５、５１７と同様な操作である。一方、本実施形態ではステップ６０７でＥＧＲ実施中であった場合には全気筒で二次燃料噴射を行わない。すなわち、全気筒の二次燃料噴射が禁止され、各燃焼室への未燃燃料の還流が防止される。
【００５４】
なお、本実施形態においても、ＥＧＲ実施中に全気筒で二次燃料噴射を禁止する代わりに実用上問題が生じない範囲まで噴射量を低減して二次燃料噴射を実行するようにしても良い。
次に、本発明の別の実施形態について説明する。上記図５、図６の実施形態ではＥＧＲ実施中は二次燃料噴射を制限することにより、未燃燃料の燃焼室への還流を防止している。しかし、特に図３の内部ＥＧＲ方式の場合には二次燃料噴射を制限するとＮＯＸ 吸蔵還元触媒７のＮＯＸ 放出操作を全く行えなくなってしまう。このため、ＥＧＲ実施時に常に二次燃料噴射を制限すると運転状態によってはＮＯＸ 吸蔵還元触媒のＮＯＸ 放出操作の実行頻度が低下してしまい、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒が吸収したＮＯＸ で飽和してしまう可能性がある。そこで、以下に説明する実施形態では、ＥＧＲ実施時に還流排気量が所定値より大きい場合には、図６の実施形態と同様に二次燃料噴射要求があった場合でも二次燃料噴射を禁止するが、還流排気量が上記所定値以下の場合には、逆にＥＧＲを停止して二次燃料噴射を実行するようにしている。ＥＧＲを停止すると機関のＮＯＸ 排出量が増加するが、もともと還流排気量が比較的少ない場合にはＥＧＲを停止してもＮＯＸ 排出量は大幅には増大しない。このため、還流排気量が比較的少ない場合にはＥＧＲを停止して二次燃料噴射を実行してＮＯＸ 放出操作の実行頻度を増大させたほうが全体として有利になる。そこで、本実施形態では図３の内部ＥＧＲ方式の機関において、ＥＧＲ実施時に還流排気量が所定値より大きい場合には、二次燃料噴射を禁止するが、還流排気量が上記所定値以下の場合には、逆にＥＧＲを停止して二次燃料噴射を実行するようにしている。これにより、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒のＮＯＸ 放出操作実行頻度を高く維持しながら、未燃燃料の燃焼室への還流による燃焼の不安定化や機関出力トルクの変動が防止される。
【００５５】
図７は、本実施形態の二次燃料噴射操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により所定間隔で（例えば機関クランク軸一定回転角毎に）実行されるルーチンにより行われる。
図７の操作において、ステップ７０１では現在二次燃料噴射要求があるか否かが判定され、ステップ７０３、７０５ではＡＣＣＰ、ＮＥ、ＰＭに基づいて主燃料噴射量ｑＩＮＪ が算出される。ステップ７０１から７０５は図２ステップ２０１から２０５と同様な操作である。
【００５６】
ステップ７０５で主燃料噴射量ｑＩＮＪ 算出後、次にステップ７０７では、現在ＥＧＲによる還流排気量が所定量以上であるか否かが、バルブオーバラップ量ＯＬに基づいて判断される。前述したように、バルブオーバラップ量ＯＬが大きくなるほどＥＧＲによる燃焼室への還流排気量は増大する。そこで、本実施形態では、バルブオーバラップ量ＯＬが予め定めた値αより大きい場合には現在のＥＧＲによる還流排気量が所定量より大きくなっていると判定するようにしている。
【００５７】
ステップ７０１で二次燃料噴射要求がなかった場合、及びステップ７０７でバルブオーバラップ量ＯＬが所定値αより大きかった場合には、本操作はステップ７０９以下を実行することなく直ちに終了する。すなわち、燃焼室への還流排気量が大きい場合には二次燃料噴射要求があった場合でも二次燃料噴射は実行されない。
【００５８】
一方、ステップ７０５でバルブオーバラップ量ＯＬがα以下であった場合、すなわちＥＧＲによる還流排気量が少ない場合には、次にステップ７０９に進みＥＧＲの停止操作（すなわち、吸気弁バルブタイミングＶＴを遅角させＯＬ＝０にする操作）を行う。そして、ステップ７１１でＥＧＲが停止したことが確認された後、すなわちＯＬ＝０となったときに、ステップ７１３で二次燃料噴射量ｑＥＸを算出し、ステップ７１５で全気筒の膨張または排気行程の二次燃料噴射を実行する。ステップ７１３、７１５は図２ステップ２１１、２１３と同様な操作である。
【００５９】
これにより、バルブオーバラップ量ＯＬが所定値αより大きい場合には二次燃料噴射は禁止されＥＧＲはそのまま継続して実行されるが、ＯＬが所定値α以下である場合には、ＥＧＲを停止して二次燃料噴射が実行されるようになるため、二次燃料噴射が実行される頻度（ＮＯＸ 吸蔵還元触媒のＮＯＸ 放出操作が実行される頻度）が増大するようになり、ＮＯＸ 吸蔵還元触媒の飽和が防止される。
【００６０】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
前述の各実施形態では、ＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を制限、または二次燃料噴射実施時にＥＧＲを制限していた。しかし、二次燃料噴射を制限するとＮＯＸ 吸蔵還元触媒のＮＯＸ 放出操作の実行頻度の低下を招く場合がありＮＯＸ 吸蔵還元触媒の飽和により排気浄化効率が低下する場合が生じる。また、ＥＧＲを制限すると機関のＮＯＸ 排出量が増大するおそれがある。このため、可能であればＥＧＲと二次燃料噴射のいずれをも制限することなく同時に実施することが好ましい。
【００６１】
ところで、ＥＧＲ実施中に無効燃料の供給を行った場合、問題が生じるのは還流排気とともに未燃燃料が燃焼室に還流し燃焼室に供給される燃料が過剰になるためである。従って、燃焼室に供給される燃料量が過剰にならないようにすればＥＧＲ時に無効燃料の供給を行っても問題は生じない。そこで、以下に説明する実施形態ではＥＧＲ実施時に無効燃料の供給を行う場合に燃焼室に還流する未燃燃料の量を推定し、この未燃燃料の量だけ主燃料噴射を目標値に対して減量補正するようにしている。これにより、未燃燃料の還流が生じても機関燃焼室に供給される燃料量の合計は主燃料噴射量の目標値と同一に維持されるようになり、燃料の供給過剰は生じない。このため、ＥＧＲ実施時に二次燃料噴射を制限することなく実行しながら機関燃焼の不安定化や出力トルクの変動が防止される。
【００６２】
以下、本実施形態の主燃料噴射量補正操作について説明するが、その前にまず本実施形態におけるＥＧＲ実施時の無効燃料供給により燃焼室に還流する未燃燃料量の算出方法について説明する。
図８は、機関を所定の一定回転数で運転した場合の気筒出力トルク（縦軸）と主燃料噴射量（横軸）との関係を示すグラフである。図８において、カーブＩはＥＧＲ実施時の出力トルクと主燃料噴射量との関係を、また、カーブＩＩはＥＧＲ実施中に無効燃料供給（この場合は二次燃料噴射）を実行した場合の出力トルクと主燃料噴射量との関係を示している。なお、前述したように二次燃料噴射量はそれぞれの場合において排気空燃比を目標の空燃比にするために必要な量に設定しており、機関負荷（主燃料噴射）と回転数とから決定される。また、ＥＧＲによる還流排気量も同様に機関負荷と回転数とから決定される。
【００６３】
前述したように、本来二次燃料噴射により未燃燃料の燃焼室への還流が生じなければ二次燃料噴射の有無にかかわらず気筒出力トルクは同一となる。しかし、二次燃料噴射により未燃燃料の還流が生じると二次燃料噴射実施時の気筒出力トルクは還流される未燃燃料量に相当する分だけ増大する（図８カーブＩＩ）。
本実施形態では、ある主燃料噴射量においてＥＧＲ実施中の二次燃料噴射により図８にａで示すだけ出力トルクが増大した場合には、ＥＧＲ実施時にこの出力トルク増大量ａを二次燃料噴射なしで達成するのに必要な主燃料噴射量増大分（図８にｂで示す量）を二次燃料噴射により燃焼室に還流する未燃燃料の量に等しいと仮定して還流未燃燃料量を推定する。
【００６４】
すなわち、本実施形態では予め機関の各回転数と前述の▲１▼から▲５▼の機関運転モードとの組み合わせ毎に図８に相当するカーブを実験等により作成し、それぞれの主燃料噴射量におけるＥＧＲ実施時の還流未燃燃料量（図８、ｂ）を算出してある。そして、未燃燃料量ｂの値を機関回転数ＮＥと主燃料噴射量ｑＩＮＪ とをパラメータとして用いた数値マップとして各運転モード毎に作成し、ＥＣＵ３０のＲＯＭに格納してある。機関運転中ＥＣＵ３０は機関回転数ＮＥと主燃料噴射量ｑＩＮＪ とに基づいてＥＧＲ実施時の燃焼室への未燃燃料還流量ｂを算出するようにしている。
【００６５】
図９は、本実施形態の主燃料噴射量の補正操作を説明するフローチャートである。本操作は、機関クランク軸一定回転角毎に実行される。
図９において、操作がスタートするとステップ９０１では機関負荷（アクセル開度）ＡＣＣＰと回転数ＮＥとが読み込まれ、ステップ９０３では機関主燃料噴射量ｑＩＮＪ が算出される。ステップ９０１、９０３は図２ステップ２０３、２０５と同様の操作である。
【００６６】
次いで、ステップ９０５では現在二次燃料噴射を実施しているか否か、ステップ９０７では現在ＥＧＲ実施中か否かがそれぞれ判定される。現在二次燃料噴射とＥＧＲとの両方が実施されている場合には、すなわち二次燃料噴射により未燃燃料が燃焼室に還流するため、ステップ９０９ではステップ９０３で算出した主燃料噴射量ｑＩＮＪ を用いて予め図８の関係に基づいて各運転モード毎に作成した前述の数値マップから、二次燃料噴射実施時に燃焼室に還流する未燃燃料の量ｂを算出する。そして、ステップ９１１ではステップ９０３で算出した主燃料噴射量ｑＩＮＪ を還流未燃燃料量ｂだけ減量補正する。
【００６７】
一方、ステップ９０５、９０７で現在二次燃料噴射またはＥＧＲのいずれか一方が実施されていない場合には、未燃燃料が燃焼室に還流する可能性はないため、ステップ９０９、９１１の補正は行なわずにそのまま本操作は終了する。
本実施形態によれば、ＥＧＲ実施中であっても二次燃料噴射を制限することなく実行することが可能となるため、機関ＮＯＸ 排出量の増大やＮＯＸ 吸蔵還元触媒のＮＯＸ 放出操作実行頻度の低下が生じることが防止される。
【００６８】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、ＥＧＲ実施時の機関への無効燃料の供給により機関燃焼の不安定化や出力トルクの変動を防止することが可能となる共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を外部ＥＧＲを行なう自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】本発明の二次燃料噴射操作の一実施形態を示すフローチャートである。
【図３】本発明を内部ＥＧＲを行なう自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図４】図３の機関のバルブタイミングを説明する図である。
【図５】本発明の二次燃料噴射操作の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図６】本発明の二次燃料噴射操作の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明の二次燃料噴射操作の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図８】燃焼室に還流する未燃燃料量の算出方法を説明する図である。
【図９】図８の方法を用いた主燃料噴射量の補正操作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
１１１〜１１４…筒内燃料噴射弁
４１…ＥＧＲ弁
４３…ＥＧＲ通路
２００…可変バルブタイミング装置
３０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
７…ＮＯＸ 吸蔵還元触媒
Claims (2)
- 内燃機関に機関燃焼室内の燃焼に寄与しない無効燃料を供給する無効燃料供給手段と、
前記機関の排気を機関燃焼室に還流するＥＧＲ手段と、
前記ＥＧＲ手段により前記排気の還流が行われているときに、前記無効燃料供給手段による無効燃料の供給を制限する無効燃料制限手段と、
を備え、
前記無効燃料制限手段は、前記ＥＧＲ手段により還流される排気流量が予め定めた量以上のときに前記無効燃料供給手段による無効燃料の供給を制限する内燃機関の制御装置。 - 多気筒内燃機関の各気筒に機関燃焼室内の燃焼に寄与しない無効燃料を供給する無効燃料供給手段と、
前記多気筒内燃機関の一部の気筒の排気を全気筒の機関燃焼室に還流するＥＧＲ手段と、
前記ＥＧＲ手段により前記排気の還流が行われているときに、前記無効燃料供給手段による前記一部の気筒への無効燃料の供給を制限する無効燃料制限手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
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-
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