JP4400535B2

JP4400535B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置

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Publication number: JP4400535B2
Application number: JP2005259600A
Authority: JP
Inventors: 剛橋本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2025-09-07
Also published as: JP2007071121A

Description

本発明は、内燃機関に燃料を主噴射した後にポスト噴射制御を行う燃料噴射制御装置に関する。

車両等に搭載されるガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関（以下、エンジンともいう）を駆動したときに排出される排気ガス中には、そのまま大気に排出することが好ましくない物質が含まれている。特に、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、カーボンを主成分とする粒子状物質（ＰＭ：ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）、ＳＯＯＴ（煤）、ＳＯＦ（可溶性有機成分：ＳｏｌｕｂｌｅＯｒｇａｎｉｃＦｒａｃｔｉｏｎ）などが含まれており、大気汚染の原因になる。

排気ガス中に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭという）を浄化する装置としては、パティキュレートフィルタをディーゼルエンジンの排気通路に配置し、排気通路を通過する排気ガス中に含まれるＰＭを捕集することによって、大気中に放出されるエミッションの量を低減する排気浄化装置が知られている。パティキュレートフィルタとしては、例えばＤＰＦ（ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）や、ＤＰＮＲ（ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘＲｅｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）触媒が用いられている。

ところで、パティキュレートフィルタを用いてＰＭの捕集を行う場合、捕集したＰＭの堆積量が多くなるとパティキュレートフィルタの詰りが生じる。このようなフィルタの詰りが生じると、パティキュレートフィルタを通過する排気の圧力損失が増大し、これに伴うエンジンの排気背圧増大によってエンジン出力低下や燃費の低下が発生する。

このような問題を解消するため、従来、パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭの捕集量（堆積量）がある程度の量に到達したときに、排気温度を上昇させる等の方法により触媒床温を高温化することで、パティキュレートフィルタ上のＰＭを酸化（燃焼）してＰＭを再生している。

そのＰＭ再生方法としては、例えば、主燃料噴射後で排気弁が閉じられる前に少量の燃料を副次的に噴射（ポスト噴射）することで、排気ガスを高温化してパティキュレートフィルタに堆積したＰＭを酸化（燃焼）させる方法がある。なお、ポスト噴射は、フィルタ再生処理のほか、エンジンの性能改善のために行われることもある。

ところが、ポスト噴射を行うと、噴射燃料の一部がシリンダ内壁面に付着し、その付着燃料がピストンリングにて掻き落されて潤滑オイルが希釈される。潤滑オイルが希釈されて粘度が低下すると、エンジンの摺動各部の潤滑が不十分になる。このような問題を解消するため、ポスト噴射中には潤滑オイルを加熱し、潤滑オイル中に希釈された燃料を蒸発させることで、潤滑オイルの燃料による希釈を防止するという方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２９３３９４号公報特開２００２−３７１９００号公報

ところで、潤滑オイルの加熱により希釈燃料を蒸発させる方法では、加熱装置を別途設ける必要があり、さらに、加熱によって燃料を蒸発させる構成であることから、蒸発燃料をトラップするキャニスタを大型化する必要がある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、ポスト噴射による潤滑オイルの燃料希釈の増大を、別途装置を設けることなく簡単な構成のもとに抑制することが可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関へ燃料を主噴射した後に内燃機関の気筒内へポスト噴射制御を行う燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の潤滑オイルの希釈を推定する推定手段と、前記潤滑オイルの希釈推定値が希釈限界値以上であるか否かを判定し、希釈推定値が希釈限界値以上である場合、ポスト噴射を禁止し、前記推定手段による希釈推定値が前記希釈限界値未満であり、かつ、前記希釈限界値よりも小さい所定の判定値以上である場合、前記内燃機関の運転領域のうち、燃料で希釈されやすい特定領域のポスト噴射を禁止するポスト噴射制限手段を備えていることを特徴とする。

本発明において、潤滑オイルの希釈推定値としては、希釈量推定値または希釈率推定値を挙げることができる。以下、希釈量推定値を「希釈量」、希釈率推定値を「希釈率」と言う場合もある。

本発明によれば、ポスト噴射等により潤滑オイルが燃料にて希釈され、その希釈量（または希釈率）が増大して希釈限界値以上となった場合、ポスト噴射を禁止しているので、それ以上の希釈量の増大を別途装置を設けることなく抑制することができる。

ここで、ポスト噴射は触媒暖機を目的として行われることから、触媒浄化の点では可能な限り禁止しない方が好ましい。この点を考慮して、本発明では、推定した希釈量（または希釈率）が希釈限界値未満であり、かつ、希釈限界値よりも小さい所定の判定値以上である場合、内燃機関の運転領域のうち、特定領域のポスト噴射を禁止するという構成を採用する。具体的には、潤滑オイルの希釈量が希釈限界値未満で所定の範囲にある間は、燃料で希釈されやすい運転領域（低エンジン回転数・低負荷の領域）を特定し、その特定領域についてのみポスト噴射を禁止し、ポスト噴射可能な領域でのポスト噴射を実施するという構成を採用することで、ポスト噴射領域を拡大しつつ、潤滑オイルの希釈量の増加を抑制することが可能となる。

このように特定領域のポスト噴射を禁止する場合、その特定領域を希釈量が増大するに従って広領域となるように設定すれば、例えば、潤滑オイルの希釈量の増大に応じて段階的にポスト噴射を禁止することが可能になるので、ポスト噴射領域を更に拡大しながら、潤滑オイルの希釈量の増加を抑制することができる。

本発明において、内燃機関の潤滑オイルの交換が実施されたとき、つまり、燃料が混合されていない新品の潤滑オイルがオイルパン等に貯留されたときには、希釈推定値を０にリセットする。

本発明によれば、内燃機関の潤滑オイルの希釈を推定し、その希釈推定値が希釈限界値以上である場合、ポスト噴射を禁止しているので、潤滑オイルの希釈の増大を、別途装置を設けることなく簡単な構成のもとに抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、本発明を適用するディーゼルエンジンについて説明する。

−エンジン−
本発明を適用するディーゼルエンジンの概略構成を図１を参照して説明する。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。

図１に示すエンジン１は、例えば筒内直噴４気筒エンジンであって、その各気筒を構成するシリンダブロック１ａ内には上下方向に往復動するピストン１ｃが設けられている。ピストン１ｃはコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５に連結されており、ピストン１ｃの往復運動がコネクティングロッド１６によってクランクシャフト１５の回転へと変換される。

クランクシャフト１５にはシグナルロータ１７が取り付けられている。シグナルロータ１７の外周面には複数の突起（歯）１７ａ・・１７ａが等角度ごとに設けられている。シグナルロータ１７の側方近傍にはクランクポジションセンサ（エンジン回転数センサ）２５が配置されている。クランクポジションセンサ２５は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１５が回転する際にシグナルロータ１７の突起１７ａに対応するパルス状の信号（出力パルス）を発生する。

エンジン１のシリンダブロック１ａにはエンジン冷却水温を検出する水温センサ２１が配置されている。また、シリンダブロック１ａの上端にはシリンダヘッド１ｂが設けられており、このシリンダヘッド１ｂとピストン１ｃとの間に燃焼室１ｄが形成されている。

エンジン１のシリンダブロックの下側には、潤滑オイルＯＬを貯留するオイルパン１８が設けられている。このオイルパン１８に貯留された潤滑オイルＯＬは、エンジン１の運転時に、異物を除去するオイルストレーナを介してオイルポンプによって汲み上げられ、さらにオイルフィルタで浄化された後に、ピストン１ｃ、クランクシャフト１５、コネクティングロッド１６などに供給され、各部の潤滑・冷却等に使用される。そして、このようにして供給された潤滑オイルＯＬは、エンジン１の各部の潤滑・冷却等のために使用された後、オイルパン１８に戻され、再びオイルポンプによって汲み上げられるまでオイルパン１８内に貯留される。

エンジン１のシリンダヘッド１ｂには、エンジン１の燃焼室１ｄ内に燃料を直接噴射するためのインジェクタ（燃料噴射弁）２が設けられている。インジェクタ２にはコモンレール（蓄圧室）３が接続されており、インジェクタ２の電磁弁が開いている間、コモンレール３内の燃料がインジェクタ２から燃焼室１ｄ内に噴射される。コモンレール３にはレール圧センサ２４が配置されている。

コモンレール３には燃料ポンプであるサプライポンプ４が接続されている。サプライポンプ４は、エンジン１のクランクシャフト１５の回転力よって駆動され、このサプライポンプ４の駆動により、燃料タンク１０から燃料をコモンレール３に供給し、インジェクタ２を所定のタイミングで開弁することにより、エンジン１の各気筒の燃焼室１ｄ内に燃料が噴射される。この噴射された燃料は燃焼室１ｄ内で燃焼され排気ガスとなって排気される。なお、インジェクタ２の開弁タイミング（燃料噴射タイミング）は後述するＥＣＵ（電子制御ユニット）１００によって制御される。

以上のインジェクタ２、コモンレール３、サプライポンプ４、燃料タンク１０、及び、ＥＣＵ１００等によって燃料噴射制御装置が構成されている。

一方、エンジン１の燃焼室１ｄには吸気通路１１と排気通路１２が接続されている。吸気通路１１と燃焼室１ｄとの間に吸気バルブ１３が設けられており、この吸気バルブ１３を開閉駆動することにより、吸気通路１１と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。また、排気通路１２と燃焼室１ｄとの間に排気バルブ１４が設けられており、この排気バルブ１４を開閉駆動することにより、排気通路１２と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。これら吸気バルブ１３及び排気バルブ１４の開閉駆動は、クランクシャフト１５の回転が伝達される吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの各回転によって行われる。

吸気通路１１には、エアクリーナ８、吸気量を検出するエアフローメータ２２、吸気温センサ２３（エアフローメータ２２に内蔵）及び吸気絞り弁７などが配置されている。また、排気通路１２には触媒装置９などが配置されている。

触媒装置９は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒９１とＤＰＮＲ触媒９２とを備えている。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒９１は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ₂もしくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ₂やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ₂となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ₂やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ₂ＯやＣＯ₂となる。

ＤＰＮＲ触媒９２は、例えば多孔質セラミック構造体にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させたものであり、排気ガス中のＰＭは多孔質の壁を通過する際に捕集される。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘは還元・放出される。さらに、ＤＰＮＲ触媒９２には、捕集したＰＭを酸化・燃焼する触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。

エンジン１には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ（過給機）５が設けられている。ターボチャージャ５は、排気通路１２に配置されたタービン５１と、吸気通路１１に配置されたコンプレッサ５２によって構成されており、排気通路１２に配置のタービン５１が排気のエネルギによって回転し、これに伴って吸気通路１１に配置のコンプレッサ５２が回転する。そして、コンプレッサ５２の回転により吸入空気が過給され、エンジン１の各気筒の燃焼室１ｄに過給空気が強制的に送り込まれる。ターボチャージャ５は可変ノズル式ターボチャージャであって、タービン５１側に可変ノズルベーン機構５３が設けられており、この可変ノズルベーン機構５３の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。可変ノズルベーン機構５３の開度は、ＥＣＵ１００によって制御されるＤＣモータ等のアクチュエータ５４によって調整される。

ターボチャージャ５のコンプレッサ５２の下流側の吸気通路１１には、コンプレッサ５２にて圧縮されて高温となった吸入空気を冷却するためのインタークーラ５５が設けられている。

さらに、エンジン１にはＥＧＲ装置６が設けられている。ＥＧＲ装置６は、吸入空気に排気ガスの一部を導入することで、気筒内の燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生量を低減させる装置であって、吸気通路１１と排気通路１２とを連通するＥＧＲ通路６１、このＥＧＲ通路６１に設けられたＥＧＲバルブ６２等によって構成されており、ＥＧＲバルブ６２の開度を調整することにより、排気通路１２から吸気通路１１に導入されるＥＧＲ量（排気還流量）を調整することができる。なお、ＥＧＲバルブ６２の開度はＥＣＵ１００によって制御される。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図２に示すように、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭ１０４などを備えている。ＲＯＭ１０２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ１０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

以上のＲＯＭ１０２、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭ１０４は、バス１０７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路１０５及び外部出力回路１０６と接続されている。外部入力回路１０５には、水温センサ２１、エアフローメータ２２、吸気温センサ２３、レール圧センサ２４、クランクポジションセンサ２５、及び、アクセル開度センサ２６などが接続されている。一方、外部出力回路１０６には、インジェクタ２、吸気絞り弁７、サプライポンプ４の電磁スピル弁４１、ターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構５３の開度を調整するアクチュエータ５４、及び、ＥＧＲバルブ６２などが接続されている。

そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力に基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。さらに、ＥＣＵ１００は、下記のＰＭ再生制御、及び、ポスト噴射制限制御を実行する。

−ＰＭ再生制御−
まず、ＥＣＵ１００は、ＤＰＮＲ触媒９２へのＰＭの堆積量を推定している。ＰＭ堆積量を推定する方法としては、例えば、エンジン１の運転状態（例えば、排気温度、燃料噴射量、エンジン回転数等）に応じたＰＭ付着量を予め実験等により求めてマップ化しておき、このマップにより求められるＰＭ付着量を積算してＰＭの堆積量とする方法が挙げられる。また、車両走行距離もしくは走行時間に応じてＰＭの堆積量を推定する方法、あるいは、触媒装置９にＤＰＮＲ触媒９２の上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出する差圧センサを設け、そのセンサ出力に基づいてＤＰＮＲ触媒９２に捕集されたＰＭの堆積量を推定する方法などが挙げられる。

そして、ＥＣＵ１００は、ＰＭ推定量が所定の基準値（限界堆積量）以上となったときにＤＰＮＲ触媒９２の再生時期であると判定して、エンジン１への燃料の主噴射の後にポスト噴射制御（ＰＭ再生制御）を行う。このポスト噴射により、ＤＰＮＲ触媒９２の触媒床温が上昇し、ＤＰＮＲ触媒９２に堆積しているＰＭが酸化され、Ｈ₂ＯやＣＯ₂となって排出する。

ここで、ポスト噴射制御としては、例えば、ＤＰＮＲ触媒９２を再生可能な目標排気温まで昇温するための目標ポスト噴射量及び噴射時期を定めたＰＭ再生用制御マップを、予め実験・計算によって作成してＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶しておき、そのＰＭ再生用制御マップを用いてインジェクタ２を制御するという方法を採用する。

なお、ＥＣＵ１００は、以上のＰＭ再生制御のほか、Ｓ被毒回復制御やＮＯｘ還元制御を実行する場合もある。Ｓ被毒回復制御とは、ポスト噴射等により触媒床温を高温化するとともに、排気ガスの空燃比をストイキあるいはリッチとし、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒９１及びＤＰＮＲ触媒９２内のＮＯｘ吸蔵還元型触媒から硫黄分を放出させる制御である。また、ＮＯｘ還元制御は、ポスト噴射等によって触媒床温を高温化することにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒９１及びＤＰＮＲ触媒９２内のＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘを、Ｎ₂、ＣＯ₂及びＨ₂Ｏに還元して放出する制御である。

これらのＰＭ再生制御、Ｓ被毒回復制御及びＮＯｘ還元制御は、それぞれの実行要求があったときに行われるが、各制御の実行が重なったときには、例えば、ＰＭ再生制御→Ｓ被毒回復制御→ＮＯｘ還元制御の順で優先して行われる。

−ポスト噴射制限制御−
まず、ＥＣＵ１００で実行するポスト噴射制限制御に用いる潤滑オイルＯＬの希釈量（希釈推定値）及びポスト噴射の制限マップについて説明する。

［希釈量］
潤滑オイルＯＬ希釈量については、主噴射、パイロット噴射（主噴射の直前に行われる燃料噴射）、及び、ポスト噴射の各噴射時におけるエンジン回転数ＮＥに応じた噴射量・噴射タイミング等に基づいてマップを参照して潤滑オイルＯＬの燃料による希釈量を推定し、その各燃料噴射毎の推定希釈量を積算して現在の希釈量を求める。希釈量を推定するマップは、エンジン回転数ＮＥ、燃料噴射量、噴射タイミング等をパラメータとして、予め実験・計算等に基づいて経験的に取得した値をマップ化して、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶しておく。

なお、希釈量は燃料の蒸発によって変化するため、その燃料蒸発分を補正することが好ましい。その補正は、例えばエンジン冷却水温をパラメータとして、予め実験・計算等に基づいて経験的に取得した値をマップ化して、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶しておき、水温センサ２１の出力から読み込んだ現在の冷却水温に基づいてマップを参照して算出するようにすればよい。

［制限マップ］
この例においてポスト噴射制限制御には、図５に示すような制限マップＭを用いる。この制限マップＭは、エンジン１の運転領域に応じてポスト噴射禁止を行うか否かを判別するのに用いられるマップであって、エンジン回転数ＮＥとアクセル開度をパラメータとして作成されている。制限マップＭには、Ａ領域、Ｂ領域及びＣ領域が設定されており、後述する条件が成立したときにＡ領域→Ｂ領域→Ｃ領域の順番でポスト噴射を段階的に禁止するようになっている。制限マップＭは、エンジン回転数及び負荷（アクセル開度）が低いほど、潤滑オイルＯＬが希釈されやすい点を考慮して、上記したＡ領域、Ｂ領域、Ｃ領域を経験的に求めてマップ化したものであり、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に予め設定されている。

［ポスト噴射制限制御の一例］
まず、この例のポスト噴射制限制御では、潤滑オイルＯＬの希釈限界値ｘlimitと、３つの判定値α１、α２、α３を用いる。

判定値α１、α３は、現在の希釈量ｘが上記したポスト噴射を段階的に禁止する範囲内に入っているか否かを判定するための判定値である。また、判定値α１、α２、α３は、上記したポスト噴射を禁止する運転領域（図５の制限マップＭのＡ領域、Ｂ領域、Ｃ領域）を決定する際に用いる判定値であって、これら判定値α１、α２、α３は、ポスト噴射時の燃料による潤滑オイルＯＬの希釈量を考慮して、予め実験・計算等に基づいて経験的に取得した値を設定している。また、各判定値α１、α２、α３と希釈限界値ｘlimitとの大小の関係はα１＜α２＜α３＜ｘlimitである。

次に、ＥＣＵ１００が実行するポスト噴射制限制御の一例を、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、このルーチンは所定時間毎、例えば数ｍｓ毎に実行される。また、所定のクランク角毎に実行するようにしてもよい。

ステップＳＴ１において、上記した推定処理にて現在の潤滑オイルＯＬの希釈量ｘを採取し、その現在の希釈量ｘが希釈限界値α１以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。その判定結果が否定判定である場合はこのルーチンを一旦終了する。ステップＳＴ２の判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、現在の希釈量ｘが、上記したポスト噴射を段階的に禁止する範囲（α１≦ｘ≦α３）に入っているか否かを判定する。その判定結果が否定判定である場合はステップＳＴ９に進む。ステップＳＴ３の判定結果が肯定判定である場合（α１≦ｘ≦α３）、ステップＳＴ４に進んで、図５に示す制限マップＭのＡ領域のポスト噴射を禁止する。

ステップＳＴ５において、現在の希釈量ｘが判定値α２以上であるか否かを判定する。その判定結果が否定判定である場合はこのルーチンを一旦終了する。ステップＳＴ５の判定結果が肯定判定である場合、ステップＳＴ６に進んで、図５に示す制限マップＭのＡ領域に加えてＢ領域のポスト噴射を禁止する。

ステップＳＴ７において、現在の希釈量ｘが判定値α３以上であるか否かを判定する。その判定結果が否定判定である場合はこのルーチンを一旦終了する。ステップＳＴ７の判定結果が肯定判定である場合、ステップＳＴ８に進んで、図５に示す制限マップＭのＡ領域、Ｂ領域に加えてＣ領域のポスト噴射を禁止する。

そして、潤滑オイルＯＬの希釈量が増大して、現在の希釈量ｘが希釈限界値ｘlimit以上となった場合（ステップＳＴ９の判定結果が肯定判定）、全ての運転領域のポスト噴射を禁止する（ステップＳＴ１０）。この後、例えば潤滑オイル交換の際にリセットスイッチが操作（スイッチＯＮ）され、潤滑オイルＯＬの交換が行われたことを検知した時点で（ステップＳＴ１１の判定結果が肯定判定）、ステップＳＴ１２において希釈量ｘをリセット（ｘ＝０）する。

以上のように、この例のポスト噴射制限制御によれば、ポスト噴射等により潤滑オイルＯＬが燃料にて希釈され、その希釈量ｘが増大して希釈限界値ｘlimit以上となった場合、ポスト噴射を禁止しているので、それ以上の希釈量の増大を別途装置を設けることなく抑制することができる。

しかも、潤滑オイルＯＬの希釈量ｘが所定の範囲（α１≦ｘ≦α３）にある間は、燃料で希釈されやすい複数の領域（Ａ領域、Ｂ領域、Ｃ領域）を特定し、その複数の領域（Ａ領域、Ｂ領域、Ｃ領域）について、Ａ領域→Ｂ領域→Ｃ領域の順番でポスト噴射を段階的に禁止している。このようにポスト噴射を段階的に禁止することで、従来よりも広範囲でポスト噴射が可能になるという効果と、ポスト噴射領域を縮小することで希釈量の増加を防ぐことができるという効果を達成することができる。

［ポスト噴射制限制御の他の例］
まず、この例のポスト噴射制限制御では、潤滑オイルＯＬの希釈限界値ｘlimitと、３つの判定値β１、β２、β３を用いる。判定値β１、β２、βは、希釈限界値ｘlimitと現在の希釈量ｘとの差（ｘlimit−ｘ）に対して設定される値である。

判定値β１、β３は、現在の希釈量ｘが上記したポスト噴射を段階的に禁止する範囲内に入っているか否かを判定するための判定値である。また、判定値β１、β２、β３は、上記したポスト噴射を禁止する運転領域（図５の制限マップＭのＡ領域、Ｂ領域、Ｃ領域）を決定する際に用いる判定値である。これら判定値β１、β２、β３は、ポスト噴射時の燃料による潤滑オイルＯＬの希釈量を考慮して、予め実験・計算等に基づいて経験的に取得した値を設定している。また、判定値β１、β２、β３の大小の関係はβ３＜β２＜β１である。

なお、この例では、希釈限界値ｘlimitと現在の希釈量ｘとの差（ｘlimit−ｘ）に対して判定値β１、β２、β３を設定しているので、ｘlimit−ｘがβ１、β２またはβ３以下である場合が、上記した例の希釈量ｘが判定値α１、α２またはα３以上である場合に相当する。

次に、ＥＣＵ１００が実行するポスト噴射制限制御の他の例を、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、このルーチンは所定時間毎、例えば数ｍｓ毎に実行される。また、所定のクランク角毎に実行するようにしてもよい。

ステップＳＴ２１において、上記した推定処理にて現在の潤滑オイルＯＬの希釈量ｘを採取し、その現在の希釈量ｘと希釈限界値ｘlimitとの差（ｘlimit−ｘ）がβ１以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。その判定結果が否定判定である場合はこのルーチンを一旦終了する。ステップＳＴ２２の判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ２３に進む。

ステップＳＴ２３では、希釈限界値ｘlimitと現在の希釈量ｘとの差（ｘlimit−ｘ）が上記したポスト噴射を段階的に禁止する範囲（β３≦ｘlimit−ｘ≦β１）内に入っているか否かを判定する。その判定結果が否定判定である場合はステップＳＴ２９に進む。ステップＳＴ２３の判定結果が肯定判定である場合（β３≦ｘlimit−ｘ≦β１）、ステップＳＴ２４に進んで、図５に示す制限マップＭのＡ領域のポスト噴射を禁止する。

ステップＳＴ２５において、希釈限界値ｘlimitと現在の希釈量ｘとの差（ｘlimit−ｘ）が判定値β２以下であるか否かを判定する。その判定結果が否定判定である場合は、このルーチンを一旦終了する。ステップＳＴ２５の判定結果が肯定判定である場合、ステップＳＴ２６に進んで、図５に示す制限マップＭのＡ領域に加えてＢ領域のポスト噴射を禁止する。

ステップＳＴ２７において、希釈限界値ｘlimitと現在の希釈量ｘとの差（ｘlimit−ｘ）が判定値β３以下であるか否かを判定する。その判定結果が否定判定である場合は、このルーチンを一旦終了する。ステップＳＴ２７の判定結果が肯定判定である場合、ステップＳＴ２８に進んで、図５に示す制限マップＭのＡ領域、Ｂ領域に加えてＣ領域のポスト噴射を禁止する。

そして、潤滑オイルＯＬの希釈量が増大して、希釈限界値ｘlimitと現在の希釈量ｘとの差（ｘlimit−ｘ）が０以下（０またはマイナス）となった場合（ステップＳＴ２９の判定結果が肯定判定）、全ての運転領域のポスト噴射を禁止する（ステップＳＴ３０）。この後、例えば潤滑オイル交換の際にリセットスイッチが操作（スイッチＯＮ）され、潤滑オイルＯＬの交換が行われたことを検知した時点で（ステップＳＴ３１の判定結果が肯定判定）、ステップＳＴ３２において希釈量ｘをリセット（ｘ＝０）する。

以上のように、この例のポスト噴射制限制御によれば、ポスト噴射等により潤滑オイルＯＬが燃料にて希釈され、その希釈量ｘが増大して、希釈限界値ｘlimitと現在の希釈量ｘとの差が０またはマイナス値となった場合（ｘlimit−ｘ≦０）、つまり、現在の希釈量ｘが希釈限界値ｘlimit以上となった場合、ポスト噴射を禁止しているので、それ以上の希釈量の増大を別途装置を設けることなく抑制することができる。

しかも、希釈限界値ｘlimitと現在の希釈量ｘとの差が所定の範囲（β３≦ｘlimit−ｘｘ≦β１）にある間は、燃料で希釈されやすい複数の領域（Ａ領域、Ｂ領域、Ｃ領域）を特定し、その複数の領域（Ａ領域、Ｂ領域、Ｃ領域）について、Ａ領域→Ｂ領域→Ｃ領域の順番でポスト噴射を段階的に禁止している。このようにポスト噴射を段階的に禁止することで、従来よりも広範囲でポスト噴射が可能になるという効果と、ポスト噴射領域を縮小することで希釈量の増加を防ぐことができるという効果を達成することができる。

−他の実施形態−
以上の例では、現在の希釈量ｘ（または希釈限界値ｘlimitと現在の希釈量ｘとの差（ｘlimit−ｘ））が、ポスト噴射を段階的に禁止する範囲にある間に、Ａ領域、Ｂ領域、Ｃ領域の３段階でポスト噴射を禁止しているが、これに限られることなく、ポスト噴射の禁止は、１段階または２段階であってもよいし、４段階以上であってもよい。

以上の例では、現在の希釈量ｘを推定してポスト噴射制限制御を実行しているが、これに限られることなく、現在の希釈率を推定してポスト噴射制限制御を実行するようにしてもよい。

以上の例では、本発明の排気浄化装置を筒内直噴４気筒ディーゼルエンジンに適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒内直噴６気筒ディーゼルエンジンなど他の任意の気筒数のディーゼルエンジンにも適用できる。また、筒内直噴ディーゼルエンジンに限られることなく、他のタイプのディーゼルエンジンにも本発明を適用することは可能である。また、車両用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。

以上の例では、触媒装置９として、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒９１及びＤＰＮＲ触媒９１を備えたものとしたが、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒９１及びＤＰＦを備えたものとしてもよい。

本発明を適用するディーゼルエンジンの一例を示す概略構成図である。ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。ＥＣＵが実行するポスト噴射制限制御の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵが実行するポスト噴射制限制御の他の例を示すフローチャートである。図３または図４のポスト噴射制限制御に用いる制限マップを示す図である。

符号の説明

１エンジン
２インジェクタ
３コモンレール
４サプライポンプ
５ターボチャージャ
６ＥＧＲ装置
７吸気絞り弁
９触媒装置
９１ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
９２ＤＰＮＲ触媒
１０燃料タンク
１８オイルパン
２５クランクポジションセンサ
２６アクセル開度センサ
１００ＥＣＵ

Claims

内燃機関へ燃料を主噴射した後に内燃機関の気筒内へポスト噴射制御を行う燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の潤滑オイルの希釈を推定する推定手段と、前記潤滑オイルの希釈推定値が希釈限界値以上であるか否かを判定し、希釈推定値が希釈限界値以上である場合、ポスト噴射を禁止し、前記推定手段による希釈推定値が前記希釈限界値未満であり、かつ、前記希釈限界値よりも小さい所定の判定値以上である場合、前記内燃機関の運転領域のうち、燃料で希釈されやすい特定領域のポスト噴射を禁止するポスト噴射制限手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記ポスト噴射を禁止する特定領域は、前記希釈推定値が増大するに従って広領域となるように設定されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
請求項１または２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の潤滑オイルの交換が実施されたことを検知したときには、前記希釈推定値を０にリセットすることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。