JP5115869B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に、筒内ガスの空燃比をリーンからリッチに切り替える内燃機関の制御装置に関する。

例えば排気通路に設けられた触媒の再生のため、筒内ガスの空燃比をストイキ（理論空燃比）よりもリッチに制御し、この筒内ガスを燃焼させることによりリッチな排気ガスを生成して、これを触媒に供給することが知られている。

例えばディーゼルエンジン等のリーン（酸素過多）な状態で燃焼が行われる内燃機関においては、排気通路に、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化するＮＯｘ触媒が設けられる。そしてこのＮＯｘ触媒として、排気空燃比がリーンのときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、リッチ（燃料過多）のときには吸蔵ＮＯｘを放出して還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が知られている。

吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘや、燃料中の硫黄（Ｓ）成分に起因して触媒に付着した硫黄を定期的に放出するため、筒内ガスの空燃比をリーンからリッチに定期的に切り替える。すなわち、ストイキよりもリッチなガスを筒内で燃焼させ（これを筒内リッチ燃焼という）、これによってできたリッチな排気ガスを利用して触媒の再生を行う。

特開２００８−３０９０８０号公報

ところで、空燃比切替前の通常のリーン運転時には、典型的に、噴射燃料が完全燃焼されるようなメイン噴射を圧縮上死点付近で行う。このメイン噴射によって生じる燃焼を「メイン燃焼」という。

他方、空燃比切替後のリッチ運転時に、メイン噴射に加え、噴射燃料が不完全燃焼されるようなアフタ噴射をメイン噴射よりも遅い時期に行うことがある。

そして、空燃比切替の開始から終了までの切替期間中に吸気絞りを実行することがある。筒内の吸入空気量を減少させてリッチな状態を作り易くするためである。

かかる前提の下、空燃比切替を行うと、切替期間中に圧縮端温度が低下し、メイン燃焼を良好に行えないことがある。そしてこの切替期間中にエンジントルクが低下し、トルクショックをもたらすことがある。

なお特許文献１には、高地や低セタン価燃料使用中といった燃料が燃焼しにくい環境において、低回転、低負荷の運転領域では、燃料過多による燃料の失火を防ぐ為、排気燃料添加またはポスト噴射を行うことが開示されている。しかし、理由は後述するが、排気燃料添加およびポスト噴射はアフタ噴射に比べて触媒の再生効率が低いため、アフタ噴射を行わずに排気燃料添加またはポスト噴射を行うことは得策ではない。

そこで、本発明は以上の事情に鑑みて創案されたものであり、その一の目的は、空燃比切替期間中に良好なメイン燃焼を実現し、トルクショックを未然に防止し得る内燃機関の制御装置を提供することにある。

本発明の一の形態によれば、
筒内ガスの空燃比を、通常運転のためのストイキよりリーンな第１空燃比から、ストイキよりリッチな第２空燃比に切り替えると共に、その切り替えの開始から終了までの切替期間中に吸気絞りを実行する内燃機関の制御装置であって、
前記切り替えの開始前には、噴射燃料が完全燃焼されるようなメイン噴射を圧縮上死点付近またはそれより前のメイン噴射時期で行い、
前記切り替えの終了後には、前記メイン噴射を前記メイン噴射時期で行うと共に、噴射燃料が不完全燃焼されるような第１アフタ噴射を前記メイン噴射時期よりも遅い第１アフタ噴射時期で行い、
前記切替期間中には、前記メイン噴射を前記メイン噴射時期で行うと共に、噴射燃料が不完全燃焼されるような第２アフタ噴射を、前記メイン噴射時期よりも遅く前記第１アフタ噴射時期よりも早い第２アフタ噴射時期で行う
ことを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。

空燃比切替期間中に、第１アフタ噴射よりもメイン噴射からのインターバルが短い第２アフタ噴射を行うと、圧縮端温度がまだ高い状態で第２アフタ噴射を行うことから、第２アフタ噴射の噴射燃料が良好に着火し、良好な第２アフタ燃焼を実現できる。

すると、第１アフタ噴射を行った場合に比べ、排気温度等を上昇させることができる。この結果、吸気絞りに伴う圧縮端温度の低下を補うように筒内温度を上昇させることができ、良好なメイン燃焼を実現することができる。良好なメイン燃焼を実現できれば、その熱を利用して、良好な第２アフタ燃焼が実現可能である。

こうして、空燃比切替期間中に良好なメイン燃焼を実現し、エンジントルク低下によるトルクショックを未然に防止することができる。

好ましくは、前記制御装置は、前記切替期間中に、前記第２アフタ噴射時期を、前記第１アフタ噴射時期に向けて徐々に近づけるよう遅角する。これにより切替終了後の状態へのスムーズな移行が可能となる。

好ましくは、前記第２アフタ噴射の燃料噴射量が、前記第１アフタ噴射の燃料噴射量よりも少ない。この場合、好ましくは前記制御装置は、前記切替期間中に、前記第２アフタ噴射の燃料噴射量を、前記第１アフタ噴射の燃料噴射量に向けて徐々に近づけるよう増量する。

好ましくは、前記制御装置は、前記切替期間中および前記切り替え終了後の少なくとも一方の前記メイン噴射時期を、前記切り替え開始前の前記メイン噴射時期よりも早くする。これによりメイン噴射燃料の失火回避等が可能となる。

好ましくは、前記制御装置は、前記切り替え終了後のメイン噴射の燃料噴射量を、前記切り替え開始前のメイン噴射の燃料噴射量よりも減量する。この場合、好ましくは、前記制御装置は、前記切替期間中に、前記メイン噴射の燃料噴射量を、前記切り替え終了後の量に向けて徐々に近づけるよう減量する。これにより切替終了後の状態へのスムーズな移行が可能となる。

好ましくは、前記制御装置は、前記切替期間中に、前記メイン噴射の燃料噴射量を、前記切り替え開始前の量と同等の量に維持する。これにより切替期間中のメイン燃焼を安定させ、良好な第２アフタ燃焼を実現することが可能である。

好ましくは、前記第１アフタ噴射時期が４０°ＡＴＤＣ以降で且つ９０°ＡＴＤＣ以前の時期であり、前記第２アフタ噴射時期が２０°ＡＴＤＣ以降で且つ４０°ＡＴＤＣより前の時期である。

好ましくは、前記制御装置は、前記内燃機関の負荷が低負荷となるような所定値以下であるときに前記空燃比の切り替えを行う。特に低負荷領域において良好なメイン燃焼の実現が困難であり、トルクショックが生じやすいからである。

好ましくは、前記制御装置は、前記空燃比の切り替え開始と同時に前記吸気絞りを開始し、前記吸気絞りの終了と同時に前記空燃比の切り替えを終了する。

好ましくは、前記制御装置は、排気通路に設けられた触媒の再生のために前記空燃比の切り替えを行う。

本発明によれば、空燃比切替期間中に良好なメイン燃焼を実現し、トルクショックを未然に防止することができるという、優れた効果が発揮される。

本発明の実施形態に係る内燃機関を示す概略図である。 本実施形態の比較例を示すタイムチャートである。 本実施形態の第１実施例を示す図である。 本実施形態の第２実施例を示す図である。 本実施形態の第３実施例を示す図である。 本実施形態の第４実施例を示す図である。 各値の変化方法を説明するための図である。 第２アフタ噴射時期の遅角量を算出するためのマップを示す図である。 第２アフタ噴射量の増量量を算出するためのマップを示す図である。 メイン噴射量の増量量を算出するためのマップを示す図である。 トルク変換マップを示す図である。 メイン噴射量算出ルーチンのフローチャートである。 第２アフタ噴射量算出ルーチンのフローチャートである。

本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて詳述する。以下の説明において、空燃比を「Ａ／Ｆ」と称することもある。また「吸蔵」と同義で「吸収」または「吸着」の語を用いることもある。

図１に、本発明の実施形態に係る内燃機関を概略的に示す。１は自動車用の圧縮着火式内燃機関即ちディーゼルエンジンであり、２は吸気ポートに連通されている吸気マニフォルド、３は排気ポートに連通されている排気マニフォルド、４は燃焼室である。燃焼室４はシリンダ（筒）とピストンによって画成され、「筒内」は「燃焼室内」と同義である。本実施形態では、不図示の燃料タンクから高圧ポンプ５に供給された燃料が、高圧ポンプ５によりコモンレール６に圧送されて高圧状態で蓄圧され、このコモンレール６内の高圧燃料がインジェクタ７から燃焼室４内に直接噴射供給される。

エンジン１からの排気ガスは、排気マニフォルド３からターボチャージャ８を経た後にその下流の排気通路９に流され、後述のように浄化処理された後、大気に排出される。ターボチャージャ８をバイパスするバイパス通路２５と、バイパス通路２５を開閉するバイパス弁２６とが設けられる。

他方、エアクリーナ１０から吸気通路１１内に導入された吸入空気は、エアフローメータ１２、ターボチャージャ８、インタークーラ１３、スロットルバルブ１４を順に通過して吸気マニフォルド２に至る。エアフローメータ２２は吸気量（吸入空気量）を検出するための吸気量センサであり、具体的には吸入空気の流量に応じた信号を出力する。スロットルバルブ１４には電子制御式のものが採用されている。

排気通路９には、上流側から順に、排気ガス中の未燃成分（ＨＣ，ＣＯ，Ｈ₂）を酸化して浄化する酸化触媒２０と、排気ガス中のＮＯｘを還元除去する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（NSR: NOx Storage Reduction）２２と、排気ガス中の煤等のパティキュレート（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）２４とが直列に設けられている。

ＮＯｘ触媒２２は、アルミナＡｌ₂Ｏ₃等の基材表面に白金Ｐｔ等の貴金属とカリウムＫ等のＮＯｘ吸蔵成分とを担持させて構成されている。ＮＯｘ触媒２２にストイキよりリーンの排気ガスが供給されると、ＮＯｘ触媒２２は排気中のＮＯｘを硝酸塩の形で吸蔵する。またＮＯｘ触媒２２にストイキよりリッチの排気ガスが供給されると、ＮＯｘ触媒２２は吸蔵したＮＯｘを放出し、雰囲気ガスと反応させて還元する。

本実施形態のようなディーゼルエンジンの場合、通常運転時における筒内ガスの空燃比はストイキ（例えばＡ／Ｆ＝１４．６）よりも著しくリーンである。よってＮＯｘ触媒２２にはストイキよりリーンの排気ガスが供給され、ＮＯｘ触媒２２は排気中のＮＯｘを吸蔵する。一方、ＮＯｘ触媒２２から吸蔵ＮＯｘを放出させてＮＯｘ触媒２２を定期的に再生する必要がある。このため、筒内ガスの空燃比がストイキよりリッチな値（例えばＡ／Ｆ＝１４．０）に制御され、ＮＯｘ触媒２２にリッチな排気ガスが供給される。

ＮＯｘ触媒２２はＮＯｘの他、燃料中の硫黄成分に起因した硫黄をも吸着する性質がある。この硫黄吸着が生じるとＮＯｘ吸蔵能が阻害されるため、吸着硫黄を脱離させてＮＯｘ触媒２２を再生すべく、空燃比のリッチ化が同様に定期的に行われる。なお硫黄再生はＮＯｘ再生よりも高温条件で実行される。

エンジン１には制御手段としての電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称す）１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、各種センサ類の検出値等に基づいて、所望のエンジン制御が実行されるように、インジェクタ７、スロットルバルブ１４、高圧ポンプ５、バイパス弁２６等を制御する。

センサ類としては、前述のエアフローメータ１２のほか、クランク角センサ１５、アクセル開度センサ１６、吸気圧センサ１７および空燃比センサ３０が設けられている。

クランク角センサ１５は、クランクシャフトの回転時にクランクパルス信号をＥＣＵ１００に出力し、ＥＣＵ１００はそのクランクパルス信号に基づきエンジン１のクランク角を検出すると共に、エンジン１の回転速度を計算する。アクセル開度センサ１６は、ユーザによって操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。

吸気圧センサ１７は、スロットルバルブ１４より下流側の吸気圧、すなわちスロットルバルブ１４から各シリンダまでの間の吸気通路１１内の圧力に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。本実施形態で吸気圧センサ１７は吸気マニフォルド２に設置されている。

空燃比センサ３０は、ＮＯｘ触媒２２の下流側で且つＤＰＦ２４の上流側の排気通路９に設けられ、排気ガスの空燃比に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。空燃比センサ３０は、所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、その空燃比に比例した値の信号を出力する。

次に、本実施形態の空燃比切替制御について説明する。

まず、図２を参照して、本実施形態の空燃比切替制御のベースとなる比較例を説明する。図中、（Ａ）は吸気圧、（Ｂ）はエンジントルク（エンジンの出力トルク）を示す。

時刻ｔ１の前ではエンジンが通常運転されている。このとき、筒内ガスの空燃比はストイキよりも著しくリーンである。但しこのとき空燃比制御は基本的に実行されない。回転速度およびアクセル開度等のエンジン運転状態によって定まる燃料噴射量が筒内に噴射され、その結果空燃比がリーンになっているに過ぎない。この通常運転時の空燃比を「第１空燃比」といい、通常運転時の制御モードを「通常制御モード」という。

通常運転時には、噴射燃料が完全燃焼（或いは実質的に完全燃焼）されるようなメイン噴射が、圧縮上死点付近またはそれより前の時期に、インジェクタ７によって行われる。このメイン噴射が行われる時期を「メイン噴射時期」という。なお噴射時期とは燃料噴射が開始される時期をいう。メイン噴射によって生じる燃焼を「メイン燃焼」という。メイン燃焼は高温酸化反応である。

このメイン噴射は様々な噴射形態を含む。例えば、圧縮上死点付近の実質的なメイン噴射の直前に火種生成のためのパイロット噴射を行う場合、両噴射を合わせてメイン噴射という。またメイン噴射を複数に分割して行う場合、各分割噴射を合わせてメイン噴射という。また予混合燃焼を行うため、実質的なメイン噴射よりかなり前に予混合噴射を行う場合、両噴射を合わせてメイン噴射という。勿論、圧縮上死点付近で単一のメイン噴射を行う場合、この単一メイン噴射をメイン噴射という。このように、メイン噴射は、圧縮上死点付近で行われる燃料噴射のほか、それより前で行われる燃料噴射をも含む。

他方、時刻ｔ２以降は、筒内ガスの空燃比がストイキよりもリッチに制御されている。このリッチ制御時の空燃比を「第２空燃比」といい、リッチ制御時の制御モードを「リッチ制御モード」という。このリッチ制御は、ＮＯｘ触媒２２の再生のために行われる。第２空燃比の値は例えば１４．０である。

このリッチ制御時には、前記メイン噴射に加え、噴射燃料が不完全燃焼されるようなアフタ噴射が、メイン噴射時期よりも遅い時期に、インジェクタ７によって行われる。

本願において、「アフタ噴射」とは、これによってインジェクタ７から筒内に噴射された燃料が不完全燃焼されるような噴射をいう。アフタ噴射は、メイン燃焼の終了直後、筒内がまだ高温の状態にあるときに行われる燃料噴射である。この比較例におけるアフタ噴射の噴射時期は例えば圧縮上死点後４０°ＣＡ（４０°ＡＴＤＣなどと表記する）以降で且つ９０°ＡＴＤＣ以前の時期である。アフタ噴射によって生じる燃焼を「アフタ燃焼」という。アフタ燃焼は完全燃焼ではなく、低温酸化反応程度までの燃焼、或いは半燃えの燃焼をいう。アフタ燃焼は不完全燃焼であるのでＣＯが大量に生成される。またアフタ燃焼は不完全ではあるが燃焼を伴うのでエンジントルクに寄与する。

これに対し、アフタ噴射と同じく後噴射に属する技術として「ポスト噴射」というものがある。理解容易のためこれについても説明しておくと、ポスト噴射とは、これによってインジェクタ７から筒内に噴射された燃料が燃焼されないような噴射をいう。ポスト噴射は、メイン燃焼の終了時からある程度のインターバルを経て行われる燃料噴射である。よってアフタ噴射時期よりも筒内温度が低下した時に行われる、より遅角された燃料噴射である。噴射時期は例えば１００〜１８０°ＡＴＤＣである。ポスト噴射では燃焼が行われないためＨＣが大量に生成される。他方、ポスト噴射は燃焼を伴わないのでエンジントルクに寄与しない。

リッチ制御時に、ポスト噴射ではなくアフタ噴射を行う理由は、アフタ噴射によって生成されるＣＯの方が、ポスト噴射によって生成されるＨＣよりも還元力が強く、還元効率、ひいてはＮＯｘ触媒２２の再生効率が高いからである。なお、排気リッチ化技術として排気通路中に燃料を添加する排気燃料添加もあるが、これもポスト噴射と同様にＨＣを生成するものであるため、還元効率および再生効率の点においてアフタ噴射に劣る。

他方、図２（Ａ）に示すように、空燃比切替の開始（ｔ１）から終了（ｔ２）までの切替期間中に、吸気絞りが行われる。筒内の吸入空気量を減少させてリッチな状態を作り易くするためである。このとき、切り替え開始（ｔ１）と同時にスロットルバルブ１４が閉方向に作動され、吸気絞りが開始される。すると、図２（Ａ）に示す如く吸気圧の実際値が所定の目標値に向かって徐々に低下していき、時刻ｔ２で実際値が目標値に到達する。この時刻ｔ２において空燃比の切り替えが終了する。いうなれば、吸気絞りが終了した時刻ｔ２以降の状態が空燃比切替の最終状態であり、吸気絞りが終了する前の切替期間中の状態が空燃比切替の移行状態である。ここで吸気圧の実際値とは、吸気圧センサ１７によって検出される吸気圧の値をいう。

なお、吸気絞りに際し、仮にスロットルバルブ１４が即座に（時刻ｔ２より早く）目標開度に達したとしても、スロットルバルブ１４からシリンダまでの間の吸気通路に充填された空気が燃焼室内に吸入されて消費されるのに時間がかかるため、実際の吸気圧が目標値に低下するまでにはある程度の時間を要する。吸気絞りには遅れが存在するのである。

ところで、この比較例では、切替期間中（ｔ１〜ｔ２）にも切替終了後（ｔ２以降）と同様のメイン噴射とアフタ噴射が実行されている。しかしこれだと、切替期間中にメイン噴射燃料の着火遅れが長くなり（あるいはメイン噴射燃料が失火気味となり）、メイン燃焼を良好に行えないことがある。そして図２（Ｂ）に示すようにエンジントルクが低下し、トルクショックをもたらすことがある。具体的には図示例のように、吸気絞りが進むにつれてメイン噴射燃料の着火遅れが徐々に長くなり、エンジントルクが徐々に低下していく。なお仮想線で示すように、エンジントルクの低下の仕方は条件によってまちまちである。

このようなメイン噴射燃料の着火遅れ増大およびエンジントルク低下の現象は、特にエンジンの低負荷領域で見られる。低負荷時には筒内の吸入空気量が中・高負荷時よりも少なく、圧縮端温度が低下するからである。

一方、メイン燃焼を良好に行えないと、アフタ燃焼も良好に行うことができない。アフタ燃焼はメイン燃焼によって発生した熱を利用するものだからである。従ってこのこともエンジントルク低下の一つの要因となる。

また、仮にメイン燃焼を良好に行えたとしても、吸気絞りを十分に行って吸気圧を十分に低下させ、筒内の吸入空気量ないしガス量を十分に低下させた状態でなければ、アフタ燃焼を良好に行うことができない。

この点について説明する。まず次式（１）を考える。ΔＴは筒内ガスの昇温量、Ｑは筒内に供給された熱量（燃料噴射量に相当）、Ｃは筒内ガスの熱容量である。

メイン噴射量Ｑが一定であっても、筒内ガス量が多いと筒内ガスの熱容量Ｃが増大し、メイン噴射によって得られる筒内ガスの昇温量ΔＴは小さくなる。一方、アフタ燃焼はメイン燃焼によって発生した熱を利用するものである。よって吸気絞りを十分に行って筒内ガス量を十分に低下させた状態でなければ、メイン燃焼を行っても筒内ガスの温度がそれ程上昇せず、アフタ噴射燃料を良好に着火させることができない。これがアフタ燃焼の実現に筒内ガス量の低下を要求する理由である。

以上まとめると、次のことが言える。
（１）吸気絞り中にはメイン燃焼を良好に行うことが困難である。このことは特にエンジンの低負荷領域において顕著である。
（２）吸気絞りを十分に行った状態でないとアフタ燃焼を良好に行うことが困難である。

かかる問題があるため、低負荷以外の中・高負荷領域においては、図２の切替期間中（ｔ１〜ｔ２）にアフタ噴射を行わず、メイン噴射のみを行い、且つトルク低下分を補償するためメイン噴射量を増量することが検討されている。しかしながら、低負荷領域においてはメイン燃焼およびアフタ燃焼の実現がより困難となるため、同一の手法を採用できない。これとは根本的に異なる別の手法が必要である。

一方、本発明者は、その研究過程において、何等かの原因でアフタ燃焼を実現できると、これと同時にメイン燃焼も実現できることがあることを見出した。ここでいう何等かの原因とは、例えば吸気温が高いことや、過給圧が高く圧縮端温度が高いこと等の条件が挙げられるが、いずれにしても、アフタ燃焼によってメイン燃焼を実現できる燃焼状態があることを見出した。なお図２（Ｂ）において、切替終了（ｔ２）直前でエンジントルクが上昇している部分は、このようなアフタ燃焼によるメイン燃焼の実現ができている部分を示す。

そこでこの知見をヒントにして本発明者は本発明を創案するに至った。その概要は、前記切替期間中において、比較例のアフタ噴射よりも早い時期にアフタ噴射を行う、というものである。

本実施形態の空燃比切替制御の第１実施例を図３に示す。同図において、（Ａ）は、図２（Ａ）と同様、時間ｔに対する吸気圧の変化を示す。（Ｂ）〜（Ｄ）は、クランク角に対する熱発生率の変化と、燃料噴射時期および燃料噴射量とを示す。燃料噴射時期はインジェクタ７の通電開始時期τで表し、燃料噴射量はインジェクタ７の通電時間Δτで表す。（Ｂ）が切替開始時ｔ１より前の場合、（Ｃ）が切替期間中の場合、（Ｄ）が切替終了時ｔ２以降の場合を示す。（Ｅ）は、図２（Ｂ）と同様、時間ｔに対するエンジントルクの変化を示す。ＴＤＣは圧縮上死点を意味する。

（Ｂ）に示すように、前記比較例と同様、切替開始時ｔ１より前では、エンジンが通常運転されており、筒内ガスの空燃比はストイキよりも著しくリーンである。そしてメイン噴射Ｍのみが圧縮上死点付近、具体的には圧縮上死点の直前の時期に行われている。メイン噴射時期をτｍで表し、メイン噴射の燃料噴射量すなわちメイン噴射量をΔτｍで表す。

また（Ｄ）に示すように、前記比較例と同様、切替終了時ｔ２以降では、筒内ガスの空燃比がストイキよりもリッチに制御されており、メイン噴射Ｍとアフタ噴射が行われている。この最終状態で行われるアフタ噴射を第１アフタ噴射といい、符号Ａ１で表す。第１アフタ噴射の燃料噴射時期を第１アフタ噴射時期といい、符号τａ１で表し、第１アフタ噴射の燃料噴射量を第１アフタ噴射量といい、符号Δτａ１で表す。

（Ａ）に示すように、前記比較例と同様、切替期間中（ｔ１〜ｔ２）では吸気絞りが行われる。より詳細に述べると、切替開始（ｔ１）と同時に吸気絞りが開始され、吸気絞りの終了と同時に切り替えが終了（ｔ２）される。切替開始（ｔ１）のタイミングは、ＮＯｘ触媒２２を再生させるための再生要求が入ったタイミングであり、これは別ルーチンでＥＣＵ１００により決定される。吸気絞りの終了タイミングは、吸気圧の実際値が目標値に達したタイミングである。吸気絞り中にはスロットルバルブ１４が吸気圧の実際値と目標値の差に応じてフィードバック制御される。

一方、（Ｃ）に示すように、切替期間中（ｔ１〜ｔ２）では、前記比較例と異なり、メイン噴射Ｍと、前記第１アフタ噴射Ａ１よりも早いタイミングの第２アフタ噴射Ａ２が行われる。第２アフタ噴射の燃料噴射時期を第２アフタ噴射時期といい、符号τａ２で表し、第２アフタ噴射の燃料噴射量を第２アフタ噴射量といい、符号Δτａ２で表す。

この第２アフタ噴射Ａ２も「アフタ噴射」に含まれる。すなわち、第２アフタ噴射Ａ２は、これによってインジェクタ７から筒内に噴射された燃料が不完全燃焼されるような噴射であり、メイン燃焼の終了直後、筒内がまだ高温の状態にあるときに行われる燃料噴射である。第２アフタ噴射Ａ２によって生じる燃焼を「第２アフタ燃焼」という。第２アフタ燃焼は完全燃焼ではなく、低温酸化反応程度までの燃焼、或いは半燃えの燃焼をいう。第２アフタ燃焼は不完全燃焼であるのでＣＯが大量に生成される。また第２アフタ燃焼は不完全ではあるが燃焼を伴うのでエンジントルクに寄与する。

第１アフタ噴射時期τａ１が例えば４０°ＡＴＤＣ以降で且つ９０°ＡＴＤＣ以前の時期であるのに対し、第２アフタ噴射時期τａ２は例えば２０°ＡＴＤＣ以降で且つ４０°ＡＴＤＣより前の時期といったように、第１アフタ噴射時期τａ１より早い時期である。但し、当然ながら、第２アフタ噴射時期τａ２はメイン噴射時期τｍより遅い時期である。

切替開始（ｔ１）の直後ではまだ圧縮端温度が高い。また第２アフタ噴射Ａ２は、第１アフタ噴射Ａ１よりもメイン噴射Ｍからのインターバルが短い。このため切替期間中、切替開始（ｔ１）と同時に第２アフタ噴射Ａ２を行うと、圧縮端温度がまだ高い状態で第２アフタ噴射Ａ２を行うことから、第２アフタ噴射Ａ２の噴射燃料が良好に着火し、良好な第２アフタ燃焼を実現できる。

すると、第１アフタ噴射Ａ１を行った場合に比べ、排気温度を上昇させ、内部ＥＧＲガス（筒内に残留する排気ガス）の温度を上昇させ、筒内壁温度を上昇させることができる。この結果、吸気絞りに伴う圧縮端温度の低下を補うように筒内温度を上昇させることができ、良好なメイン燃焼を実現すると共にメイン噴射燃料の着火遅れ長期化を抑制することができる。良好なメイン燃焼を実現できれば、その熱を利用して、良好な第２アフタ燃焼が実現可能である。つまり、吸気絞りがまだ十分でない切替開始初期から、着火可能な早期の第２アフタ噴射Ａ２を実行することにより、吸気絞り中の筒内温度の低下を抑制すると共にその維持、上昇を促進して、メイン燃焼ひいては第２アフタ燃焼を良好に維持、実現することができるのである。

これにより、空燃比切替期間中に良好なメイン燃焼を実現し、エンジントルク低下によるトルクショックを未然に防止することができる。

とりわけ、本実施形態の空燃比切替制御は、エンジンの負荷が低負荷となるような所定値以下であるときに行うのが好ましい。低負荷領域において、良好なメイン燃焼の実現がとりわけ困難であり、トルクショックが生じやすいからである。ここで所定値は、好ましくは最大負荷の２０％、より好ましくは最大負荷の１０％である。但し、本実施形態の空燃比切替制御は低負荷領域以外の負荷領域においても好適に実行可能である。

ここで、図３に示す第１実施例についてより詳細に述べる。（Ｂ）に示すように、切替開始前には、単一のメイン噴射Ｍが圧縮上死点直前の時期τｍに行われ、その噴射量はΔτｍである。

次いで（Ｃ）に示すように、切り替えが開始されると、メイン噴射Ｍと第２アフタ噴射Ａ２とが行われる。このときメイン噴射時期τｍは、メイン噴射燃料の失火回避等のために進角されるが、メイン噴射量Δτｍは同量に維持される。第２アフタ噴射Ａ２は、切替期間中、常に一定の噴射時期τａ２および噴射量Δτａ２で行われる。

この切替期間中の空燃比は、切替開始前の第１空燃比よりリッチで且つ切替終了時以降の第２空燃比よりリーンな中間値であるのが好ましく、ストイキより若干リーンであるのが好ましい。例えばＡ／Ｆ＝１７．０程度とされるのが好ましい。しかしながらその値は任意に定めることができる。

その後（Ｄ）に示すように、切替終了時以降には、メイン噴射Ｍと第１アフタ噴射Ａ１が行われる。メイン噴射時期τｍは切替期間中と同じ時期に維持されるが、メイン噴射量Δτｍは切替開始前および切替期間中よりも減量される。第２アフタ燃焼から第１アフタ燃焼に切り替わることにより増大するエンジントルクを相殺するためである。他方、第１アフタ噴射量Δτａ１は切替期間中の第２アフタ噴射量Δτａ２よりも増量させられる。すなわち、第２アフタ噴射量Δτａ２は第１アフタ噴射量Δτａ１よりも少ない。

（Ｅ）に示すように、切替期間中のエンジントルクは、切替開始前および切替終了時以降と比べて若干増加する。実線で示すように一定であることが多いが、仮想線で示すように最初に急増し、その後徐々に低下することもある。徐々に低下する理由は、前述したように、吸気絞りの進行につれ圧縮端温度が徐々に低下し、着火遅れが徐々に長くなる傾向にあるからである。

次に、本実施形態の空燃比切替制御の第２実施例を図４を参照して説明する。同図において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）は図３の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）と同様である。（Ｃ）、（Ｄ）は切替期間（ｔ１〜ｔ２）中のメイン噴射Ｍおよび第２アフタ噴射Ａ２の様子を示す。本実施例では、切替期間中に、第２アフタ噴射時期τａ２を第１アフタ噴射時期τａ１に向けて徐々に近づけるよう遅角し、また、第２アフタ噴射量Δτａ２を第１アフタ噴射量Δτａ１に向けて徐々に近づけるよう増量する。（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ（Ａ）に示す切替期間中の時刻ｔ３、ｔ４における燃料噴射状態を示す。

また本実施例では、切替期間中に、メイン噴射量Δτｍを、切替終了時以降の量（（Ｅ）に示す）に向けて徐々に近づけるよう減量する。

切り替えが開始されると、（Ｃ）に示すように、メイン噴射Ｍと、第１アフタ噴射量Δτａ１よりも燃料噴射量の少ない第２アフタ噴射Ａ２とが実行される。メイン噴射時期τｍは、切替終了時以降と同一となるよう切替開始前よりも進角され、メイン噴射量Δτｍは切替開始前よりも減量される。（Ｂ）の切替開始前の状態を（Ｃ）に破線で示す。メイン噴射量Δτｍを減量する理由は、図３（Ｅ）に示したようなエンジントルクの増加を抑制するためである。

その後、（Ｄ）に示すように、第２アフタ噴射Ａ２については、（Ｃ）に示した状態よりも第２アフタ噴射時期τａ２が遅角され、第２アフタ噴射量Δτａ２が増量される。またメイン噴射Ｍについては、（Ｃ）に示した状態に対し、メイン噴射時期τｍは同一に維持されるが、メイン噴射量Δτｍは減量される。（Ｃ）の状態を（Ｄ）に破線で示す。

こうして、切り替えの開始から終了までにかけて、第２アフタ噴射時期τａ２は第１アフタ噴射時期τａ１に向けて徐々に遅角され、第２アフタ噴射量Δτａ２は第１アフタ噴射量Δτａ１に向けて徐々に増量される。またメイン噴射量Δτｍは切替終了時以降の量に向けて徐々に減量される。

前記第１実施例では切替開始前、切替期間中および切替終了時以降の各段階において、メイン噴射およびアフタ噴射の噴射時期および噴射量を過渡的に変更するので、エンジントルクの段差や増加が生じがちである。しかしながら、本実施例では、それら噴射時期および噴射量を漸次的に変更するので、エンジントルクの段差や増加を抑制し、エンジントルクに関してスムーズな移行と連続性を実現することが可能となる。（Ｆ）に示すように、切替期間中のエンジントルクを切替開始前および切替終了時以降と同じとすることができる。

ここでメイン噴射とアフタ噴射の関係について補足しておくと、アフタ噴射を進角してメイン噴射とのインターバルを短くするほど、アフタ噴射時期における筒内温度が高くなり、アフタ燃焼が容易となる。逆に、アフタ噴射を遅角してメイン噴射とのインターバルを長くするほど、アフタ噴射時期における筒内温度が低くなり、アフタ燃焼が困難となる。アフタ噴射のメイン噴射に対するインターバルが短いほどアフタ噴射時期における筒内温度が高くなる理由は、メイン噴射によって発生した熱のうち膨張に使われる割合が少ないため、その分筒内温度の低下を回避できるからである。

本実施例によると、切替開始初期に第２アフタ噴射を最も進角させるので、メイン噴射とのインターバルが最小となり、最も有利な温度条件で第２アフタ燃焼を実行できる。よって第２アフタ燃焼を確実に実現することができる。そして初期に第２アフタ燃焼を実現できれば、その後も筒内温度を維持してメイン及び第２アフタ噴射を確実に実現できる。従って切替期間中の燃焼確保という点においても本実施例は有利である。

次に、本実施形態の空燃比切替制御の第３実施例を図５を参照して説明する。同図において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）は図３の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）と同様である。（Ｃ）、（Ｄ）は切替期間（ｔ１〜ｔ２）中のメイン噴射Ｍおよび第２アフタ噴射Ａ２の様子を示す。本実施例では、切替期間中に、第２アフタ噴射時期τａ２を第１アフタ噴射時期τａ１に向けて徐々に近づけるよう遅角し、また、第２アフタ噴射量Δτａ２を第１アフタ噴射量Δτａ１に向けて徐々に近づけるよう増量する。（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ（Ａ）に示す切替期間中の時刻ｔ３、ｔ４における燃料噴射状態を示す。

また本実施例では、切替期間中にメイン噴射量Δτｍを減量しない。この点が第２実施例と異なる点である。

切り替えが開始されると、（Ｃ）に示すように、メイン噴射Ｍと、第１アフタ噴射量Δτａ１よりも燃料噴射量の少ない第２アフタ噴射Ａ２とが実行される。メイン噴射時期τｍは、切替終了時以降と同一となるよう切替開始前よりも進角される。他方、メイン噴射量Δτｍは、切替開始前と同一の量、または同等の量に維持される。切替開始前の状態を破線で示す。

その後、（Ｄ）に示すように、第２アフタ噴射Ａ２については、（Ｃ）に示した状態よりも第２アフタ噴射時期τａ２が遅角され、第２アフタ噴射量Δτａ２が増量される。またメイン噴射Ｍについては、（Ｃ）に示した状態に対し、メイン噴射時期τｍおよびメイン噴射量Δτｍともに同一に維持される。（Ｃ）の状態を破線で示す。

（Ｅ）に示すように、切り替えが終了すると、メイン噴射Ｍと第１アフタ噴射Ａ１とが実行される。この切替終了時以降、メイン噴射量Δτｍは、切替開始前および切替期間中におけるメイン噴射量よりも減量される。なおメイン噴射時期τｍは切替期間中におけるメイン噴射時期と同一である。

切替期間中にメイン噴射量Δτｍを減量せず、切替開始前と同一または同等の量に維持する理由は、第２実施例のように減量してしまうと第２アフタ噴射燃料が失火し、第２アフタ燃焼を良好に実現できなくなる可能性もあるからである。これは、第２アフタ噴射時期τａ２が徐々に遅角されること、および、第２アフタ噴射量Δτａ２が徐々に増量されることにも関係している。第２アフタ噴射時期τａ２が遅角されればメイン噴射Ｍからのインターバルが長くなり、また、第２アフタ噴射量Δτａ２が増量されれば気化潜熱により第２アフタ噴射燃料が失火する虞があり、いずれも良好な第２アフタ燃焼の実現に不利だからである。

本実施例によれば、切替期間中にメイン噴射量Δτｍを減量しないので、メイン燃焼が安定し、良好な第２アフタ燃焼を実現することが可能である。なお、第２実施例のようにメイン噴射量Δτｍを減量してもよいが、その場合にはメイン噴射燃料の着火を確実に確保できるような減量量に止める必要がある。

（Ｆ）に示すように、本実施例では、切替期間中にメイン噴射量Δτｍを減量しないので、切替開始初期においてエンジントルクが増加する。しかし本実施例ではそのようなトルク増加を許容する。またトルク増加幅ΔＴが許容範囲内、例えば車両においてドライバが感じない程度であれば、特に問題はない。トルク増加以降、エンジントルクは徐々に切替後の最終状態に向けて低下する傾向にある。

次に、本実施形態の空燃比切替制御の第４実施例を図６を参照して説明する。同図において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）は図３の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）と同様である。（Ｃ）、（Ｄ）は切替期間（ｔ１〜ｔ２）中のメイン噴射Ｍおよび第２アフタ噴射Ａ２の様子を示す。本実施例では、切替期間中に、第２アフタ噴射時期τａ２も、第２アフタ噴射量Δτａ２も、一定に保持する。（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ（Ａ）に示す切替期間中の時刻ｔ３、ｔ４における燃料噴射状態を示す。

また本実施例では、切替期間中に、第２実施例（図４）と同様、メイン噴射量Δτｍを、切替終了時以降の量（（Ｅ）に示す）に向けて徐々に近づけるよう減量する。

切り替えが開始されると、（Ｃ）に示すように、メイン噴射Ｍと、第１アフタ噴射量Δτａ１よりも燃料噴射量の少ない第２アフタ噴射Ａ２とが実行される。メイン噴射時期τｍは、切替終了時以降と同一となるよう切替開始前よりも進角され、メイン噴射量Δτｍは切替開始前よりも減量される。（Ｂ）の切替開始前の状態を（Ｃ）に破線で示す。

その後、（Ｄ）に示すように、メイン噴射Ｍについては、（Ｃ）に示した状態に対し、メイン噴射時期τｍは同一に維持されるが、メイン噴射量Δτｍは減量される。（Ｃ）の状態を（Ｄ）に破線で示す。第２アフタ噴射Ａ２については、その噴射時期τａ２および噴射量Δτａ２ともに（Ｃ）に示した状態と同じである。

こうして、切り替えの開始から終了までにかけて、メイン噴射量Δτｍは切替終了時以降の量に向けて徐々に減量され、第２アフタ噴射時期τａ２および第２アフタ噴射量Δτａ２は一定に維持される。

本実施例によれば、切替期間中に第２アフタ噴射時期τａ２を遅角しないため、第２アフタ燃焼の安定性が向上し、結果としてメイン燃焼の安定性も向上する。

また（Ｆ）には、実線で本実施例のトルク変化を示し、仮想線で第３実施例のトルク変化を示す。これから分かるように、本実施例は第３実施例に比べ、切替期間中にエンジントルクが一旦増加してからのトルク収束性が良い。本実施例では第２アフタ噴射Ａ２を固定し、メイン噴射Ｍを変化させるようにしているが、第２アフタ噴射Ａ２を変化させるよりもメイン噴射Ｍを変化させる方がトルク感度が高い。よってこのようにトルク収束性を向上できる。

次に、第２実施例（図４）で述べたような、第２アフタ噴射時期τａ２を徐々に遅角させるときの遅角方法、第２アフタ噴射量Δτａ２を徐々に増量するときの増量方法、および、メイン噴射量Δτｍを徐々に減量するときの減量方法について説明する。

第１の方法としては、切替期間中における遅角速度あるいは演算タイミング毎の遅角量、切替期間中における増量速度あるいは演算タイミング毎の増量量、および切替期間中における減量速度あるいは演算タイミング毎の減量量を、全て適合値（予め実験的に定められた値）によって決定する方法がある。エンジンの低負荷領域のみで本実施形態の空燃比切替を行う場合には、適合に要する工数は少なくて済む。

第２の方法として、切替期間中の各値を計算によって求める方法がある。その一例を、まず第２アフタ噴射時期τａ２の遅角を例にとって説明する。

図７（Ａ）に、時間に対する吸気圧の変化を示し、図７（Ｂ）に、第２アフタ噴射Ａ２および第１アフタ噴射Ａ１の噴射時期および噴射量を示す。クランク角は遅角方向ほど大である。

ＥＣＵ１００は、各演算タイミング毎に、次式（２）により第２アフタ噴射時期τａ２を算出する。ここでＥＣＵ１００は、エンジンの１サイクル（＝７２０°ＣＡ）毎に噴射量および噴射時期を決定し、決定した噴射量および噴射時期を全気筒一律に適用する。よってここでいう演算タイミングとは、エンジンの１サイクル間隔を隔てたタイミングである。但しこの演算タイミングは任意に定め得る。

ここでｎは今回の演算タイミングでの値、ｎ＋１は次回の演算タイミングでの値を表す。τＸａ２は遅角量ないし補正量であり、図８に示すような所定のマップ（関数でもよい。以下同様）からＥＣＵ１００により算出される。遅角量算出の基本となる値は遅角量パラメータＸａ２であり、これは次式（３）によりＥＣＵ１００により算出される。

ここでＰは吸気圧の実際値、Ｐｔは吸気圧の目標値である。式（３）から分かるように、吸気圧の実際値と目標値の差（Ｐ−Ｐｔ）が大きいほど、また第２アフタ噴射時期と第１アフタ噴射時期（一定である）との差（τａ１−τａ２）が大きいほど、遅角量パラメータＸａ２は大きくなる。また図８から分かるように、遅角量パラメータＸａ２が大きいほど遅角量τＸａ２は大きくなり、第２アフタ噴射時期τａ２はより大きく遅角される。

よって、切替期間（ｔ１〜ｔ２）ないし吸気絞りの初期には、第２アフタ噴射時期τａ２が演算タイミング毎に大きく遅角され、吸気絞りが進むにつれ演算タイミング毎の遅角量は徐々に少なくなっていく。従って図７（Ｂ）に示すように遅角速度は最初は速いが徐々に遅くなっていく。

次に、第２アフタ噴射量Δτａ２の増量について説明する。ＥＣＵ１００は、各演算タイミング毎に、次式（４）により第２アフタ噴射量Δτａ２を算出する。

ΔτＸａ２は増量量ないし補正量であり、図９に示すような所定のマップ（関数でもよい）からＥＣＵ１００により算出される。増量量算出の基本となる値は増量量パラメータΔＸａ２であり、これは次式（５）によりＥＣＵ１００により算出される。

式（５）から分かるように、吸気圧の実際値と目標値の差（Ｐ−Ｐｔ）が大きいほど、また第２アフタ噴射量と第１アフタ噴射量との差（Δτａ１−Δτａ２）が大きいほど、増量量パラメータΔＸａ２は大きくなる。また図９から分かるように、増量量パラメータΔＸａ２が大きいほど増量量ΔτＸａ２は大きくなり、第２アフタ噴射量Δτａ２はより大きく増量される。

よって、切替期間（ｔ１〜ｔ２）ないし吸気絞りの初期には、第２アフタ噴射量Δτａ２が演算タイミング毎に大きく増量され、吸気絞りが進むにつれ演算タイミング毎の増量量は徐々に少なくなっていく。従って図７（Ｂ）に示すように増量割合は最初は大きいが徐々に小さくなっていく。

次に、メイン噴射量Δτｍの減量について説明する。ＥＣＵ１００は、各演算タイミング毎に、次式（６）によりメイン噴射量Δτｍを算出する。

ΔτＸｍは減量量ないし補正量であり、図１０に示すような所定のマップからＥＣＵ１００により算出される。減量量算出の基本となる値は減量量パラメータΔＸｍであり、これは次式（７）によりＥＣＵ１００により算出される。

ここでΔτｍ１は切替終了時以降ないし最終状態のメイン噴射量である。切替終了時以降のメイン噴射量と切替期間中のメイン噴射量との差（Δτｍ１−Δτｍ）は負の値であり、従って減量量パラメータΔＸｍひいては減量量ΔτＸｍも負の値である（図１０参照）。式（７）から分かるように、吸気圧の実際値と目標値の差（Ｐ−Ｐｔ）が大きいほど、また切替終了時以降のメイン噴射量と切替期間中のメイン噴射量との差（Δτｍ１−Δτｍ）の絶対値が大きいほど、減量量パラメータΔＸｍはマイナス方向に大きくなる。また図１０から分かるように、減量量パラメータΔＸｍがマイナス方向に大きいほど、減量量ΔτＸｍはマイナス方向に大きくなり、メイン噴射量Δτｍはより大きく減量される。

よって、切替期間（ｔ１〜ｔ２）ないし吸気絞りの初期には、メイン噴射量Δτｍが演算タイミング毎に大きく減量され、吸気絞りが進むにつれ演算タイミング毎の減量量は徐々に少なくなっていく。従って減量割合は最初は大きいが徐々に小さくなっていく。

このように、この第２の方法は、切替期間中における吸気圧の実際値と目標値の差、および、切替期間中の各値と切替終了時以降の各値との差に基づいて、切替期間中の各値を算出する方法である。代替的に、両者の差のうちいずれか一方のみによって切替期間中の各値を算出してもよい。

次に、第３の方法を説明する。まず一例として切替期間中のメイン噴射量Δτｍの減量を説明する。

ここでは、メイン噴射量Δτｍのみが未知であり、他の値すなわち第２アフタ噴射時期τａ２、第２アフタ噴射量Δτａ２およびメイン噴射時期τｍは既知であるとする。

例えば、第２アフタ噴射時期τａ２は所定の初期値から演算タイミング毎に所定クランク角（例えば１°ＣＡ）ずつ遅角され、演算タイミング毎の第２アフタ噴射時期τａ２の値は把握されているものとする。同様に、第２アフタ噴射量Δは所定の初期値から演算タイミング毎に所定量（例えば０．１ｍｍ³／ｓｔ）ずつ増量され、演算タイミング毎の第２アフタ噴射量Δτａ２の値は把握されているものとする。代替的に、第２の方法で第２アフタ噴射時期τａ２および第２アフタ噴射量Δτａ２の値を決定してもよい。

メイン噴射時期τｍは切替終了時以降の値と同一であり、一定である。

ここでは、図１１に示すような、ＥＣＵ１００に予め記憶されたマップを用いる。このマップは、各クランク角に対応した、燃料噴射量１ｍｍ³／ｓｔ当たりのエンジントルク（Ｎｍ／（ｍｍ³／ｓｔ））Ｚを規定している。以下このマップをトルク変換マップといい、このトルク変換マップから得られるエンジントルクＺを単位トルクという。

図１２にはメイン噴射量Δτｍの算出ルーチンを示す。このルーチンはＥＣＵ１００により演算タイミング毎に繰り返し実行される。

まずステップＳ１０１において、第２アフタ噴射時期τａ２に対応した単位トルクＺ１をトルク変換マップから算出する。

次いでステップＳ１０２において、第２アフタ噴射により発生するエンジントルクＺａ２をＺａ２＝Ｚ１×Δτａ２から算出する。

その後ステップＳ１０３において、メイン噴射により発生させるべきエンジントルクＺｍをＺｍ＝Ｚｔ−Ｚａ２から算出する。ここでＺｔは目標トルクであり、その値は、切替直前にエンジンから出力されていたトルクの値に等しくすることができる。

次いでステップＳ１０４において、メイン噴射時期τｍに対応した単位トルクＺ２をトルク変換マップから算出する。

最後にステップＳ１０５において、メイン噴射量ΔτｍをΔτｍ＝Ｚｍ／Ｚ２から算出する。

これによれば、切替期間中のエンジントルクを、切替直前のエンジントルクに等しく一定に維持することができ、切替時のトルクショックを防止することができる。

次に、第３の方法の別の例として、切替期間中の第２アフタ噴射量Δτａ２の増量を説明する。

ここでは、第２アフタ噴射量Δτａ２のみが未知であり、他の値すなわち第２アフタ噴射時期τａ２、メイン噴射時期τｍおよびメイン噴射量Δτｍは既知であるとする。

前記同様、第２アフタ噴射時期τａ２は所定の初期値から演算タイミング毎に所定クランク角（例えば１°ＣＡ）ずつ遅角され、演算タイミング毎の第２アフタ噴射時期τａ２の値は把握されているものとする。代替的に、第２の方法で第２アフタ噴射時期τａ２の値を決定してもよい。

メイン噴射時期τｍは切替終了時以降の値と同一であり、一定である。メイン噴射量Δτｍは所定の初期値から演算タイミング毎に所定量（例えば０．１ｍｍ³／ｓｔ）ずつ減量され、演算タイミング毎のメイン噴射量Δτｍの値は把握されているものとする。ここでメイン噴射量Δτｍの初期値は、切替開始前の値と同一とすることができる。

ここでも図１１に示すトルク変換マップを用いる。図１３に第２アフタ噴射量Δτａ２の算出ルーチンを示し、このルーチンはＥＣＵ１００により演算タイミング毎に繰り返し実行される。

まずステップＳ２０１において、メイン噴射時期τｍに対応した単位トルクＺ２をトルク変換マップから算出する。

次いでステップＳ２０２において、メイン噴射により発生するエンジントルクＺｍをＺｍ＝Ｚ２×Δτｍから算出する。

その後ステップＳ２０３において、第２アフタ噴射により発生させるべきエンジントルクＺａ２をＺａ２＝Ｚｔ−Ｚｍから算出する。

次いでステップＳ２０４において、第２アフタ噴射時期τａ２に対応した単位トルクＺ１をトルク変換マップから算出する。

最後にステップＳ２０５において、第２アフタ噴射量Δτａ２をΔτａ２＝Ｚａ２／Ｚ１から算出する。

これによっても、切替期間中のエンジントルクを、切替直前のエンジントルクに等しく一定に維持することができ、切替時のトルクショックを防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば、吸気絞りは、スロットルバルブの閉作動以外に、ターボチャージャの回転速度の減少によっても可能である。本実施形態のようなバイパス弁２６があるエンジンでは、バイパス弁２６を開方向に作動させることによりターボチャージャの回転速度の減少が可能であり、タービンに可変ベーンを備えるターボチャージャでは、可変ベーンを開方向に作動させることによりターボチャージャの回転速度の減少が可能である。

空燃比のリッチへの切り替えは、ＮＯｘ触媒の再生以外の目的で行ってもよい。例えば触媒を備えた連続再生式ＤＰＦの再生を目的として行ってもよい。

上述の各噴射時期の維持、進角および遅角、ならびに各噴射量の維持、増量および減量は、任意に組み合わせることが可能であり、従って本発明の実施形態は第１〜第４実施例に限定されない。切替期間中、メイン噴射時期を、切替開始前から切替終了時以降の値まで徐々に進角してもよい。

本発明はディーゼルエンジン即ち圧縮着火式内燃機関以外の内燃機関にも適用可能であり、例えば火花点火式内燃機関、特に直噴リーンバーンガソリンエンジンにも適用可能である。上述の各数値は一例であり、適宜変更可能である。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ 内燃機関（エンジン）
７ インジェクタ
８ ターボチャージャ
１４ スロットルバルブ
１７ 吸気圧センサ
２０ 酸化触媒
２２ ＮＯｘ触媒
２４ パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
２６ バイパス弁
３０ 空燃比センサ
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (10)

1. 筒内ガスの空燃比を、通常運転のためのストイキよりリーンな第１空燃比から、ストイキよりリッチな第２空燃比に切り替えると共に、その切り替えの開始から終了までの切替期間中に吸気絞りを実行する内燃機関の制御装置であって、
   前記切り替えの開始前には、噴射燃料が完全燃焼されるようなメイン噴射を圧縮上死点付近またはそれより前のメイン噴射時期で行い、
   前記切り替えの終了後には、前記メイン噴射を前記メイン噴射時期で行うと共に、噴射燃料が不完全燃焼されるような第１アフタ噴射を前記メイン噴射時期よりも遅い第１アフタ噴射時期で行い、
   前記切替期間中には、前記メイン噴射を前記メイン噴射時期で行うと共に、噴射燃料が不完全燃焼されるような第２アフタ噴射を、前記メイン噴射時期よりも遅く前記第１アフタ噴射時期よりも早い第２アフタ噴射時期で行い、
   前記切り替え終了後のメイン噴射の燃料噴射量を、前記切り替え開始前のメイン噴射の燃料噴射量よりも減量し、
   前記切替期間中に、前記メイン噴射の燃料噴射量を、前記切り替え終了後の量に向けて徐々に近づけるよう減量し、その減量量を徐々に少なくし、
   前記切替期間中に、吸気圧の実際値および目標値の差と、切替終了後のメイン噴射の燃料噴射量および切替期間中のメイン噴射の燃料噴射量の差とに基づいて、演算タイミング毎の減量量を決定し、吸気圧の実際値および目標値の差が大きいほど、また切替終了後のメイン噴射の燃料噴射量および切替期間中のメイン噴射の燃料噴射量の差が大きいほど、演算タイミング毎の減量量を大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記切替期間中に、前記第２アフタ噴射時期を、前記第１アフタ噴射時期に向けて徐々に近づけるよう遅角し、その遅角速度を徐々に遅くする
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記切替期間中に、吸気圧の実際値および目標値の差と、第２アフタ噴射時期および第１アフタ噴射時期の差とに基づいて、演算タイミング毎の遅角量を決定し、吸気圧の実際値および目標値の差が大きいほど、また第２アフタ噴射時期および第１アフタ噴射時期の差が大きいほど、演算タイミング毎の遅角量を大きくする
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記切替期間中に、前記第２アフタ噴射の燃料噴射量を、前記第１アフタ噴射の燃料噴射量よりも少ない燃料噴射量から前記第１アフタ噴射の燃料噴射量に向けて徐々に近づけるよう増量し、その増量量を徐々に少なくする
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記切替期間中に、吸気圧の実際値および目標値の差と、第２アフタ噴射時期および第１アフタ噴射時期の差とに基づいて、演算タイミング毎の増量量を決定し、吸気圧の実際値および目標値の差が大きいほど、また第２アフタ噴射時期および第１アフタ噴射時期の差が大きいほど、演算タイミング毎の増量量を大きくする
   ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記切替期間中および前記切り替え終了後の少なくとも一方の前記メイン噴射時期を、前記切り替え開始前の前記メイン噴射時期よりも早くする
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記第１アフタ噴射時期が４０°ＡＴＤＣ以降で且つ９０°ＡＴＤＣ以前の時期であり、前記第２アフタ噴射時期が２０°ＡＴＤＣ以降で且つ４０°ＡＴＤＣより前の時期である
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記内燃機関の負荷が低負荷となるような所定値以下であるときに前記空燃比の切り替えを行う
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記空燃比の切り替え開始と同時に前記吸気絞りを開始し、前記吸気絞りの終了と同時に前記空燃比の切り替えを終了する
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
10. 排気通路に設けられた触媒の再生のために前記空燃比の切り替えを行う
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

Images