JP5999335B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、筒内ポスト噴射に伴う空燃比変化の補正を行う技術に関する。

従来より、ディーゼルエンジンでは、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射弁からの燃料噴射時期及び燃料噴射量を調整する燃料噴射制御が行われている。また、ディーゼルエンジンの排気系には、エンジンからの排気に含まれる微粒子状物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタや、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を捕集或いは酸化還元する酸化触媒、ＮＯｘトラップ触媒等が備えられている。そして、これらの酸化触媒及びＮＯｘトラップ触媒が、高い浄化率を得るためには触媒を所定の活性温度以上に昇温する必要がある。触媒が活性温度よりも低温である状態では触媒の浄化率が極めて低くなり、排気浄化機能が十分に発揮されないこととなる。さらに、ＮＯｘトラップ触媒での排気浄化機能の発揮においては触媒上或いは周辺部を還元雰囲気とすることも求められる。

そこで、エンジンの膨張行程後期から排気行程において燃料噴射弁より燃料を噴射する所謂ＨＣ添加ポスト噴射を行い、排気系に未燃燃料を供給して酸化触媒やＮＯｘトラップ触媒の触媒上或いは周辺部で未燃燃料を燃焼させ、触媒を活性温度以上に昇温させるとともに還元雰囲気を作り出す燃料噴射制御が知られている。
しかしながら、例えばエンジンの冷間始動直後のように排気系に存在する熱エネルギが少ないような場合には、酸化触媒やＮＯｘトラップ触媒の触媒上或いは周辺部で未燃燃料を十分に燃焼させることができず、触媒を活性温度以上に昇温させることができないことがある。

そこで、未燃燃料の着火性を向上させる手法として、例えばＨＣ添加ポスト噴射の以前に噴射されるメイン噴射での燃料噴射量を増量し、燃焼室内から排出される排気の温度を上昇させて排気系を酸化触媒やＮＯｘトラップ触媒の触媒上或いは周辺部で未燃燃料を燃焼可能な温度としている。
しかしながら、メイン噴射での噴射量は、エンジンの出力トルクに大きく影響を及ぼすため、このようにメイン噴射での燃料噴射量を増量すると、エンジンのトルクが増大し、ドライバビリティが悪化することとなる。

このようなことから、噴射された燃料の燃焼エネルギがエンジントルクに変換されることなく、大部分が排気の熱エネルギとして得られるようメイン噴射の実行後にＨＣ添加ポスト噴射に先行して燃料を噴射し燃焼させるエキゾーストヒート噴射を実施し、エキゾーストヒート噴射がエンジントルクに変換されるような場合には、同行程のメイン噴射の噴射量を減量することで、エンジントルクの増大を抑制しつつ、排気系を昇温させる技術が開発されている（特許文献１）。

国際公開第ＷＯ２００９／０９０９４１ Ａ１号

しかしながら、本願発明者の実験によると、図８に示すように、ＨＣ添加ポスト噴射なし（図中黒塗り記号）に対して膨張行程後期に燃料を噴射するＨＣ添加ポスト噴射を行うことでも（白抜き記号）、プレ噴射とメイン噴射からなる主噴射グループの熱発生量が増加することが確認された。これは、特許文献１で示されたエキゾーストヒート噴射がメイン噴射の熱エネルギにより同一サイクル内で着火・燃焼することによるエンジントルクへの変換とは異なる理由によるものである。即ち、膨張行程後期で噴射されるＨＣ添加ポスト噴射を行うと噴射された燃料の全てが排気行程で排出されず、燃料の一部が筒内に残存し次行程に持ち越され次行程の主噴射グループで燃焼される持ち越し燃料の発生が確認された。このような持ち越し燃料量は、ＨＣ添加ポスト噴射した燃料が排気系に流出せずに筒内に残留した燃料であって、直接測定することは困難であり、よって持ち越し燃料量を正確に把握することが困難となっている。

そして、このような持ち越し燃料の発生は、次行程での筒内空燃比が燃料リッチ空燃比となって、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が増加し所望の排気空燃比とならず、排気性状が悪化することとなり好ましいことではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ＨＣ添加ポスト噴射での持ち越し燃料量を把握することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の燃料噴射制御装置では、排気浄化手段を有する圧縮自己着火式内燃機関の１サイクル中に、前記内燃機関の発生するトルクに寄与し筒内で燃焼が完結する複数回の燃料噴射で構成される主噴射グループと、前記内燃機関の発生するトルクには寄与せず筒内で燃焼が完結する燃焼ポスト噴射と、排気系に未燃燃料を供給するＨＣ添加ポスト噴射とを含む複数回の燃料噴射を順に燃料噴射手段から実施可能な内燃機関の燃料噴射制御装置において、あらかじめ記憶したＨＣ添加ポスト噴射量と前記ＨＣ添加ポスト噴射量の一部が次行程の主噴射グループに持ち越されて増加するトルク増加量との関係に基づき、前記次行程の主噴射グループで噴射した燃料の燃焼期間中のトルク増加量を算出するトルク増加量算出手段と、前記トルク増加量算出手段により算出された前記トルク増加量から主噴射グループの前記燃焼期間中に燃える燃料量の増加量を算出する燃料量増加量算出手段と、を備え、前記燃料量増加量算出手段により算出された前記主噴射グループの前記燃料量の増加量を、前記ＨＣ添加ポスト噴射量による前記ＨＣ添加ポスト噴射の次行程への持ち越し燃料量として算出する持ち越し燃料量算出手段と、を有することを特徴とする。

また、請求項２の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１において、算出された前記持ち越し燃料量に基づき、持ち越し燃料による排気空燃比の変動を抑制するように次行程の前記ＨＣ添加ポスト噴射量を補正することを特徴とする。
また、請求項３の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項２において、更に前記ＨＣ添加ポスト噴射量の補正に加え、持ち越し燃料によるトルクの増加を抑制するように前記トルク増加量に基づき、次行程の前記主噴射グループの燃料噴射量を補正するトルク補正手段を備えることを特徴とする。

また、請求項４の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項３において、前記主噴射グループの燃料噴射量の補正量が前記持ち越し燃料量より多い場合には、前記主噴射グループの燃料噴射量の補正量と前記持ち越し燃料量との差分を算出し、次行程の燃焼ポスト噴射量に前記差分を加算して前記次行程の燃焼ポスト噴射量とすることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ＨＣ添加ポスト噴射量とＨＣ添加ポスト噴射量の一部が次行程の主噴射グループに持ち越されて増加するトルク増加量との関係に基づき、次行程の主噴射グループで噴射した燃料の燃焼期間中のトルク増加量を算出し、トルク増加量に基づき次行程の主噴射グループで噴射した燃料の燃焼期間中に燃える燃料量の増加量を算出して、当該主噴射グループの燃料量の増加量をＨＣ添加ポスト噴射の次行程への持ち越し燃料量としている。このように、測定が比較的容易なＨＣ添加ポスト噴射量とＨＣ添加ポスト噴射量の一部が次行程の主噴射グループに持ち越されて増加するトルク増加量との関係を予め測定し、トルク増加量から主噴射グループの燃料量の増加量を算出することでＨＣ添加ポスト噴射の次行程への持ち越し燃料量を容易に把握することができる。

また、請求項２の発明によれば、算出された持ち越し燃料量に基づき、持ち越し燃料による排気空燃比の変動を抑制するように次行程のＨＣ添加ポスト噴射量を補正しているので、次行程の筒内空燃比のリッチ化を防止でき、排気を所望の排気空燃比とし排気性状を良好にすることができる。
また、請求項３の発明によれば、更にＨＣ添加ポスト噴射量の補正に加え、持ち越し燃料によるトルクの増加を抑制するように当該ＨＣ添加ポスト噴射量に基づき、ＨＣ添加ポスト噴射の次行程への持ち越し燃料によるトルク増加量を算出し、当該トルク増加量に基づき持ち越し燃料の影響が表れ易い次行程の主噴射グループの燃料噴射量を補正しているので、持ち越し燃料によるトルク増加量に基づいて主噴射グループの燃料噴射量を補正して、主噴射グループで発生するトルクを減少させ、ＨＣ添加ポスト噴射の持ち越し燃料によるトルク増加を抑制させることができる。これにより、ＨＣ添加ポスト噴射による排気浄化手段の制御を行い排気浄化を良好に行いつつ、持ち越し燃料でのトルク増加によるドライバビリティや騒音の悪化を防止することができる。

また、請求項４の発明によれば、主噴射グループの燃料噴射量の補正量が持ち越し燃料量より多い場合には、主噴射グループの燃料噴射量の補正量と持ち越し燃料量との差分を算出し、次行程の燃焼ポスト噴射量に当該差分を加算して次行程の燃焼ポスト噴射量と補正している。
例えば、持ち越し燃料によるトルク補正を行うために主噴射グループの燃料噴射量を補正すると、主噴射グループの燃料噴射量の補正量が持ち越し燃料量よりも多くなることがある。詳しくは、主噴射グループでの噴射時期によってトルクへの寄与率が異なる。したがって、持ち越し燃料によるトルク増加分を主噴射グループ内の噴射時期の遅い噴射で補正すると、トルクへの寄与率が低いことから主噴射グループ内の噴射時期の遅い噴射の補正量を多くする必要がある。よって、主噴射グループ内の噴射時期の遅い噴射の補正量を多くすることで、主噴射グループの燃料噴射量の補正量が持ち越し燃料量よりも多くなることがある。このように、主噴射グループの燃料噴射量の補正量が持ち越し燃料量よりも多くなると、主噴射グループでの燃料噴射量が減少し、筒内での燃料の燃焼量が減って筒内燃焼空燃比がリーンとなる。そして、排気浄化手段をリッチ化するためにＨＣ添加ポスト噴射でのＨＣ添加ポスト噴射量を増加してＨＣ添加量を増加させる。このように、ＨＣ添加ポスト噴射でのＨＣ添加ポスト噴射量を増加させると、筒内に付着する燃料が増加し、燃料による潤滑油の希釈、即ちオイルダイリューションが発生することとなる。

したがって、主噴射グループの燃料噴射量の補正量が持ち越し燃料量より多い場合に、主噴射グループの燃料噴射量の補正量と持ち越し燃料量の差分を算出し、次行程の燃焼ポスト噴射量に当該差分を加算して次行程の燃焼ポスト噴射量とすることで、筒内燃焼空燃比をリッチ化することができ、ＨＣ添加ポスト噴射量の増加に伴うオイルダイリューションを防止することができる。

本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置が適用されたエンジンの概略構成図である。 燃料の噴射時期と筒内圧力の変化の一例を時系列で示す図である。 本発明に係る電子コントロールユニットが実行する燃料噴射制御のフローチャートである。 ＨＣ添加ポスト噴射量とトルク増加量との関係を示す図である。 トルク増加量とプレ噴射補正量との関係を示す図である。 トルク増加量とメイン噴射量補正量との関係を示す図である。 トルク補正後のプレ噴射量での各噴射への配分割合を示す図である。 プレ噴射量と各噴射での熱発生量との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、内燃機関の燃料噴射制御装置が適用されたエンジンの概略構成図である。そして、図２は、燃料の噴射時期と筒内圧力の変化の一例を時系列で示す図である。図２上段は、筒内圧力、即ちエンジンのシリンダ内の圧力の変化を、下段が電子コントロールユニットより出力される燃料噴射ノズルの駆動信号の変化、即ち燃料の噴射時期を示している。なお、図２に示すように、プレ噴射、メイン噴射及びアフタ噴射からなる主噴射グループは、噴射により筒内圧力が変化していることからエンジンの出力に寄与している。また、燃焼ポスト噴射及びＨＣ添加ポスト噴射は、噴射を行っても筒内圧力が変化しないことから、エンジンの出力に寄与していない。

図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、多気筒の筒内直接噴射式内燃機関（例えばコモンレール式ディーゼルエンジン）であり、詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃料噴射ノズル（燃料噴射手段）２に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル２から各気筒の燃焼室３内に噴射可能な構成を成している。
エンジン１の各気筒には、上下摺動可能なピストン４が設けられている。そして、当該ピストン４は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。また、クランクシャフト６の一端部には回転速度を検出するクランク角センサ７と図示しないフライホイールが設けられている。

燃焼室３には、インテークポート８とエキゾーストポート９とが連通されている。
インテークポート８には、燃焼室３と当該インテークポート８との連通と遮断を行うインテークバルブ１０が設けられている。また、エキゾーストポート９には、燃焼室３と当該エキゾーストポート９との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ１１が設けられている。

インテークポート８の上流には、最上流から吸入された新気中のゴミを取り除くエアークリーナ１２、排気のエネルギを利用し吸入された新気を圧縮するターボチャージャ１３の図示しないコンプレッサハウジングと、圧縮され高温となった新気を冷却するインタークーラ１４と、新気の流量を調整する電子制御スロットルバルブ１５と、吸入した空気を各気筒に分配するインテークマニフォールド１６とがそれぞれ連通するように設けられている。また、電子制御スロットルバルブ１５には、スロットルバルブの開き度合を検出するスロットルポジションセンサ１７が備えられている。

エアークリーナ１２の下流でありターボチャージャ１３のコンプレッサハウジングの上流には、燃焼室３に吸入される新気の量を検出するエアーフローセンサ１８が通路内に突出するように設けられている。また、燃焼室３に吸入される吸入空気の圧力を検出するブーストセンサ１９と、該吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ２０とがインテークマニフォールド１６内に突出するように設けられている。

エキゾーストポート９の下流には、各気筒から排出される排気をまとめるエキゾーストマニフォールド２１と、ターボチャージャ１３に排気を導入する図示しないタービンハウジングと、排気管２２とが連通するように設けられている。
排気管２２には、上流から順番に排気中の炭化水素（ＴＨＣ）或いは一酸化炭素（ＣＯ）等の被酸化成分を酸化する酸化触媒（排気浄化手段）２３と、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵還元するＮＯｘトラップ触媒（排気浄化手段）２４と、排気中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資（ＰＭ）を捕集し燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ（排気浄化手段）２５とが連通するように設けられている。

ＮＯｘトラップ触媒２４は、排気中のＮＯｘを一時的に吸蔵し、排気をリッチ空燃比とするＮＯｘパージ処理を行うことで吸蔵したＮＯｘを還元してＮＯｘを浄化する。さらに、ＮＯｘトラップ触媒２４は、排気中の硫黄分（Ｓ）を吸着し、ＮＯｘの浄化性能が悪化することから、排気をリッチ空燃比として吸着した硫黄分を脱離するＳパージ処理を行う必要がある。また、ディーゼルパティキュレートフィルタ２５は、リッチ空燃比とした排気を酸化触媒２３で酸化し高温の排気として、当該高温の排気を流入させることで堆積したＰＭを燃焼除去するＰＭ燃焼処理を行うことでＰＭによる詰まりを解消する。

排気管２２のターボチャージャ１３の下流にあたり、排気の温度を検出する排気温度センサ２６が排気管２２内に突出するように設けられている。
排気管２２のＮＯｘトラップ触媒２４の下流でありディーゼルパティキュレートフィルタ２５の上流には、排気中の酸素比率である酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ２７が通路内に突出するように設けられている。

インテークマニフォールド１６とエキゾーストマニフォールド２１には、それぞれが連通するように排気の一部を吸気へ戻すＥＧＲ通路２８が設けられている。また、ＥＧＲ通路２８には、排気が吸気に戻る量、即ちＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ２９と、吸気へ戻す排気を冷やすＥＧＲクーラ３０とが設けられている。
そして、燃料噴射ノズル２、クランク角センサ７、スロットルポジションセンサ１７、エアーフローセンサ１８、ブーストセンサ１９、吸気温度センサ２０、排気温度センサ２６、Ａ／Ｆセンサ２７及びＥＧＲバルブ２９等の各種装置や各種センサ類は、エンジン１の総合的な制御を行うための制御装置であって入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、タイマ及び中央演算処理装置等を含んで構成される電子コントロールユニット（トルク増加量算出手段、燃料量増加量算出手段、持ち越し燃料量算出手段、トルク補正手段）４０と電気的に接続されており、当該電子コントロールユニット４０は各種センサ類からの各情報に基づき各種装置を作動制御する。

電子コントロールユニット４０の入力側には、クランク角センサ７、スロットルポジションセンサ１７、エアーフローセンサ１８、ブーストセンサ１９、吸気温度センサ２０、排気温度センサ２６及びＡ／Ｆセンサ２７等のセンサ類が電気的に接続されており、これら各種装置及び各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、電子コントロールユニット４０の出力側には、燃料噴射ノズル２及びＥＧＲバルブ２９が電気的に接続されている。

これより、電子コントロールユニット４０は、各センサの検出値に基づき、図２に示すような、燃料噴射ノズル２に駆動信号を供給し、燃料噴射ノズル２からのプレ噴射とメイン噴射とアフタ噴射とで構成され、エンジン１の出力に寄与する主噴射グループの燃料噴射量及び噴射時期及びＥＧＲバルブ２９の開度を最適に制御する。また、電子コントロールユニット４０は、各センサの検出値に基づき、車両の運転状況を判別し排気中の硫黄分或いはＮＯｘのＮＯｘトラップ触媒２４への吸着量、或いはディーゼルパティキュレートフィルタ２５に堆積したＰＭの堆積量を判別して、硫黄或いはＮＯｘのパージ処理或いはＰＭの燃焼処理を行うべく排気をリッチ空燃比とするために、図２に示す燃焼ポスト噴射とＨＣ添加ポスト噴射を制御する。なお、燃焼ポスト噴射は、エンジン１の出力に寄与せず、エンジン１の筒内（シリンダ内）で燃料の燃焼が完了するように膨張行程前期に燃料を燃焼室３に噴射するものである、そして、ＨＣ添加ポスト噴射は、エンジン１の出力に寄与せず、ＮＯｘトラップ触媒２で燃料が燃焼するように膨張行程後期に燃料を燃焼室３に噴射するものである。また、電子コントロールユニット４０では、ＨＣ添加ポスト噴射量に基づいて、次行程への持ち越し燃料量を算出し、トルク変動を発生せず所望の排気空燃比となるように次行程の主噴射グループ、燃焼ポスト噴射及びＨＣ添加ポスト噴射の噴射量の補正する燃焼噴射制御を行う。

次に本発明に係る電子コントロールユニット４０でのＨＣ添加ポスト噴射量に基づき、次行程のプレ噴射量或いはメイン噴射量の補正、及び次行程の燃焼ポスト噴射量とＨＣ添加ポスト噴射量の補正を行う燃料噴射制御について説明する。
図３は、本発明に係る電子コントロールユニット４０が実行する燃料噴射制御のフローチャートである。図４は、ＨＣ添加ポスト噴射量とトルク増加量ΔＴとの関係を示す図であり、横軸はＨＣ添加ポスト噴射量を、縦軸はトルク増加量ΔＴを示す。図５は、トルク増加量とプレ補正量との関係を示す図であり、横軸はトルク増加量ΔＴを、縦軸はプレ補正量、詳しくは次行程のプレ噴射での噴射量の補正量を示す。図６は、トルク増加量とメイン補正量との関係を示す図であり、横軸はトルク増加量ΔＴを、縦軸はメイン補正量、詳しくは次行程のメイン噴射での噴射量の補正量を示す。また、図４から図６は、それぞれ予め試験等で確認されるものである。図７は、補正後のプレ噴射量での各噴射への配分割合を示す図であり、横軸は補正後プレ噴射量Ｑpmodを、縦軸は上段がプレ噴射への配分割合ratioを、下段がメイン噴射への配分割合(1-ratio)を示す。図中のプレ噴射量下限Ｑpminは安定したプレ燃焼を行うことのできる下限のプレ噴射量を、プレ単独補正下限Ｑpsminはポスト噴射の持ち越し燃料をプレ噴射の期間中に燃えきることのできる下限のプレ噴射量を示す。また、図７は、予め試験にて図８のようなプレ噴射量変化によるプレ噴射及びメイン噴射での熱発生量より設定されるものである。

図３に示すルーチンは、ＮＯｘパージ処理、Ｓパージ処理或いはＰＭ燃焼処理時のＨＣ添加ポスト噴射の実施毎に行われる。
図３に示すように、ステップＳ１０では、トルク増加量ΔＴを算出する。詳しくは、予め試験などでＨＣ添加ポスト噴射量とトルク増加量ΔＴとの関係を確認して電子コントロールユニット４０に記憶しておき、本ステップにおいて、この電子コントロールユニット４０に記憶されているＨＣ添加ポスト噴射量とトルク増加量ΔＴとの関係と、現行程のＨＣ添加ポスト噴射量とに基づいて、ポスト噴射量の次行程への持ち越し燃料によるトルク増加量ΔＴを算出する。ＨＣ添加ポスト噴射量とトルク増加量ΔＴとの関係は、例えば図４に示すように、ＨＣ添加ポスト噴射量が増加するに従ってトルク増加量ΔＴが増加する比例関係となっている。そして、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、プレ噴射補正量を算出する。詳しくは、予め試験などでプレ噴射補正量とトルク増加量ΔＴとの関係を確認して電子コントロールユニット４０に記憶しておき、本ステップにおいて、この電子コントロールユニット４０に記憶されている図５のプレ噴射補正量とトルク増加量ΔＴとの関係と、ステップＳ１０にて算出されたトルク増加量ΔＴとに基づいて、トルク増加量ΔＴの発生に必要なプレ噴射の増加分であるプレ噴射補正量を算出する。プレ噴射補正量とトルク増加量ΔＴとの関係は、例えば図５に示すように、プレ噴射補正量が増加するに従ってトルク増加量ΔＴが増加する比例関係となっている。そして、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、持ち越し燃料量を算出する。詳しくは、ステップＳ１２にて算出されたプレ噴射補正量をＨＣ添加ポスト噴射の次行程への持ち越し燃料量とする。そして、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、プレ噴射への配分割合ratioを１.0と仮定し下記式（１）にプレ噴射への配分割合ratioに1.0を代入して、補正後プレ噴射量Ｑpmodを算出する。そして、ステップＳ１８に進む。

Ｑpmod＝Ｑp−ΔＴ×ratio／ΔＴqp・・・・・・・・・・（１）
Ｑpmod：補正後プレ噴射量
Ｑp：補正前プレ噴射量
ΔＴ：ＨＣ添加ポスト噴射の持ち越し燃料によるトルク増加量（ＨＣ添加ポスト噴射量に基づいて図４を用いて求められる。）
ΔＴqp：プレ補正量単位当たりのトルク増加量（図５中の傾きの逆数に相当し、あらかじめ算出される。）
ステップＳ１８では、ステップＳ１６で算出された補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ単独補正下限Ｑpsminより多いか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ単独補正下限Ｑpsminより多ければ、補正後プレ噴射量ＱpmodでＨＣ添加ポスト噴射の持ち越し燃料をプレ噴射の期間中に燃えきることができる図７（Ｉ）の範囲であるとして、ステップＳ２０に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ単独補正下限Ｑpsmin以下であれば、補正後プレ噴射量ＱpmodでＨＣ添加ポスト噴射の持ち越し燃料をプレ噴射の期間中に燃えきることのできない、即ちＨＣ添加ポスト噴射の持ち越し燃料をメイン噴射の期間まで持ち越してしまう図７（ＩＩ）或いは（ＩＩＩ）の範囲であるとして、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２０では、プレ噴射への配分割合ratioを1.0とする。そして、ステップＳ２４に進む。
ステップＳ２２では、ＨＣ添加ポスト噴射の持ち越し燃料をプレ噴射の期間中で燃えきることができるとして、補正後メイン噴射量Ｑmmodを補正前メイン噴射量Ｑmとする。即ち、メイン噴射量Ｑmは補正しない。そして、ステップＳ４４に進む。

また、ステップＳ２４では、上記式（１）と下記式（２）より補正後プレ噴射量Ｑpmodを算出する。そして、ステップＳ２８に進む。
ratio＝Ｑpmod×α＋β・・・・・・・・・・（２）
α：図７の範囲（ＩＩ）の傾き（定数）
β：図７の範囲（ＩＩ）の切片（定数）
ステップＳ２６では、ステップＳ２４で算出された補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ噴射量下限Ｑpminより多いか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ噴射量下限Ｑpminより多ければ、図７（ＩＩ）の範囲であるとして、ステップＳ２８に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ噴射量下限Ｑpmin以下であれば、図７（ＩＩＩ）の範囲であるとして、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ２８では、上記式（２）よりプレ噴射への配分割合ratioを算出し、当該プレ噴射への配分割合ratioとステップＳ１８にて算出した補正後プレ噴射量Ｑpmodと下記式（３）より補正後メイン噴射量Ｑmmodを算出する。そして、ステップＳ３０へ進む。
Ｑmmod＝Ｑm−ΔＴ×(1-ratio)／ΔＴqm・・・・・・・・・・（３）
Ｑmmod：補正後メイン噴射量
Ｑm：補正前メイン噴射量
ΔＴqm：メイン補正量単位当たりのトルク増加量（図６中の傾きの逆数に相当し、あらかじめ算出される。）
ステップＳ３０では、燃焼ポスト補正量を算出する。詳しくは、補正後プレ噴射量Ｑpmodと補正前プレ噴射量Ｑpとの差分と補正後メイン噴射量Ｑmmodと補正前メイン噴射量Ｑmとの差分とを加算し、当該加算結果より持ち越し燃料量を減算し燃焼ポスト補正量を算出する。即ち、プレ噴射の補正量及びメイン噴射の補正量から持ち越し燃料量を減算し燃焼ポスト補正量を算出する。そして、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２では、燃焼ポスト補正量が０より多いか、否かを判別する。即ち、燃焼ポスト補正量が０より多く、プレ噴射とメイン噴射の補正量が持ち越し燃料量より多いか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で燃焼ポスト補正量が０より多く、プレ噴射とメイン噴射の補正量が持ち越し燃料量より多ければ、ステップＳ３４に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で燃焼ポスト補正量が０以下であり、プレ噴射とメイン噴射の補正量が持ち越し燃料量より多くなければ、次行程の燃焼ポスト噴射量を補正せずにステップＳ４６に進む。

ステップＳ３４では、燃焼ポスト噴射量を補正する。詳しくは、補正前の次行程の燃焼ポスト噴射量にステップＳ３０にて算出された燃焼ポスト補正量を加算して次行程の燃焼ポスト噴射量とする。そして、ステップＳ４６に進む。
ステップＳ３６では、補正後プレ噴射量Ｑpmodをプレ噴射量下限Ｑpminとする。そして、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８では、下記式（４）よりプレ噴射への配分割合ratioを算出する。そして、算出されたプレ噴射への配分割合ratioと上記式（３）より補正後メイン噴射量Ｑmmodを算出する。そして、ステップＳ４０に進む。
ratio＝（Ｑp−Ｑpmod）×ΔＴqm／ΔＴ・・・・・・・・・・（４）
ステップＳ４０では、ステップ３０と同様に、燃焼ポスト補正量を算出する。詳しくは、補正後プレ噴射量Ｑpmodと補正前プレ噴射量Ｑpとの差分と補正後メイン噴射量Ｑmmodと補正前メイン噴射量Ｑmとの差分とを加算し、当該加算結果より持ち越し燃料量を減算し燃焼ポスト補正量を算出する。即ち、プレ噴射の補正量及びメイン噴射の補正量から持ち越し燃料量を減算し燃焼ポスト補正量を算出する。そして、ステップＳ４２に進む。

ステップＳ４２では、ステップＳ３２と同様に、燃焼ポスト補正量が０より多いか、否かを判別する。即ち、燃焼ポスト補正量が０より多く、プレ噴射とメイン噴射の補正量が持ち越し燃料量より多いか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で燃焼ポスト補正量が０より多く、プレ噴射とメイン噴射の補正量が持ち越し燃料量より多ければ、ステップＳ４４に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で燃焼ポスト補正量が０以下であり、プレ噴射とメイン噴射の補正量が持ち越し燃料量より多くなければ、次行程の燃焼ポスト噴射量を補正せずにステップＳ４６に進む。

ステップＳ４４では、燃焼ポスト噴射量を補正する。詳しくは、補正前の次行程の燃焼ポスト噴射量にステップＳ４０にて算出された燃焼ポスト補正量を加算して次行程の燃焼ポスト噴射量とする。そして、ステップＳ４６に進む。
そして、ステップＳ４６では、ＨＣ添加ポスト噴射量を補正する。詳しくは、補正前の次行程のＨＣ添加ポスト噴射量よりステップＳ１４にて算出された持ち越し燃料量を減算して次行程のＨＣ添加ポスト噴射量とする。そして、本ルーチンをリターンする。

このように本発明の内燃機関の燃料噴射制御では、予め試験等で確認されたＨＣ添加ポスト噴射量とトルク増加量ΔＴとの関係より、ＨＣ添加ポスト噴射の次行程への燃料の持ち越しによるトルク増加量ΔＴを算出する。そして式（１）にプレ噴射への配分割合ratio=1.0としてエンジン１より出力されるトルクを一定に保つための補正後プレ噴射量Ｑpmodを算出する。補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ単独補正下限Ｑpsminより多ければ、ＨＣ添加ポスト噴射の持ち越し燃料が補正後プレ噴射量Ｑpmodでプレ噴射の期間中に燃えきることができるとして、補正後プレ噴射量Ｑpmodを次行程でのプレ噴射量とする。また、補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ単独補正下限Ｑpsmin以下でＨＣ添加ポスト噴射の持ち越し燃料を補正後プレ噴射量Ｑpmodでプレ噴射の期間中に燃えきることができないとして、式（１）と式（２）より再度補正後プレ噴射量Ｑpmodを算出する。再度補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ噴射量下限Ｑpminより多ければ、式（３）より補正後メイン噴射量Ｑmmodを算出し、再度算出した補正後プレ噴射量Ｑpmodと算出した補正後メイン噴射量Ｑmmodを次行程のプレ噴射量とメイン噴射量とする。また、再度補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ噴射量下限Ｑpmin以下であれば、式（４）よりプレ噴射への配分割合ratioを算出して、補正後メイン噴射量Ｑmmodを算出し、プレ噴射量下限Ｑpminと算出した補正後メイン噴射量Ｑmmodを次行程のメイン噴射量とする。また、次行程のプレ噴射量は、安定したプレ燃料を行うことのできるプレ噴射量下限Ｑpminとしている。そして、補正後プレ噴射量Ｑpmodと補正前プレ噴射量Ｑpとの差分と補正後メイン噴射量Ｑmmodと補正前メイン噴射量Ｑmとの差分とを加算し、当該加算結果から持ち越し燃料量を減算して次行程の燃焼ポスト補正量を算出する。そして、算出した次行程の燃焼ポスト補正量が０より多ければ、補正前の次行程の燃焼ポスト噴射量に当該燃焼ポスト補正量を加算して次行程の燃焼ポスト噴射量としている。さらに補正前の次行程のＨＣ添加ポスト噴射量より持ち越し燃料量を減算して、次行程のＨＣ添加ポスト噴射量としている。

即ち、ＨＣ添加ポスト噴射の持ち越し燃料よりトルク増加量を算出し、補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ単独補正下限Ｑpsminより多く、持ち越し燃料が補正後プレ噴射量Ｑpmodでプレ噴射の期間中に全て燃え切ることができれば、プレ噴射量のみトルク補正を行う。また、持ち越し燃料が補正後プレ噴射量Ｑpmodでプレ噴射の期間中に全て燃え切ることができず、補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ噴射の燃焼が不安定となるプレ噴射量下限Ｑpmin以下であれば、プレ噴射量をプレ噴射量下限Ｑpminとし、プレ噴射量に基づきメイン噴射量のトルク補正を行う。また、補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ単独補正下限Ｑpsminとプレ噴射量下限Ｑpminとの範囲内にあれば、図７に基づきプレ噴射量とメイン噴射量のトルク補正を行うようにしている。そして、プレ噴射量とメイン噴射量のトルク補正後に次行程のプレ噴射量の補正量及び次行程のメイン噴射量の補正量から持ち越し燃料量を減算して燃焼ポスト補正量を算出し、算出した燃焼ポスト補正量が０より多ければ、補正前の次行程の燃焼ポスト噴射量に当該算出結果を加算して次行程の燃焼ポスト噴射量を補正している。更に補正前の次行程のＨＣ添加ポスト噴射量より持ち越し燃料量を減算して次行程のＨＣ添加ポスト噴射量を補正するようにしている。

従って、ＨＣ添加ポスト噴射量に基づき、ＨＣ添加ポスト噴射の次行程への持ち越し燃料によるトルク増加量を算出し、当該トルク増加量に基づき次行程のプレ噴射量とメイン噴射量とを補正するようにしており、持ち越し燃料によるトルク増加量でプレ噴射量とメイン噴射量とを補正することでプレ噴射とメイン噴射とで発生するトルクを減少させて、ＨＣ添加ポスト噴射の持ち越し燃料によるトルク増加を補正する。このようにＨＣ添加ポスト噴射の持ち越し燃料によるトルク増加量に基づいてプレ噴射量とメイン噴射量を補正した上で、ポスト噴射によるＮＯｘパージ処理、Ｓパージ処理或いはＰＭ燃焼処理を行うことで、第１実施例の効果に加え、ＮＯｘトラップ触媒２４或いはディーゼルパティキュレートフィルタ２５での排気浄化を良好に行いつつ、持ち越し燃料でのトルク増加によるドライバビリティや騒音の悪化を防止することができる。

また、本実施形態では、ＨＣ添加ポスト噴射量より算出されるトルク増加量に基づいて、持ち越し燃料の全てがプレ噴射の期間中に燃焼可能であるか、またプレ噴射量がプレ噴射の燃焼が不安定とならないかを判別し、持ち越し燃料の全てがプレ噴射の期間中に燃焼可能である場合には、トルク変化への寄与度が大きいプレ噴射を優先的に補正するようにしている。これにより、例えば持ち越し燃料によるトルク増加に対して少ない噴射量の補正量で対応することができる。

また、持ち越し燃料の全てがプレ噴射の期間中に燃焼不可能である場合にプレ噴射量に加えメイン噴射量を補正するようにしているので、プレ噴射の燃焼が微弱とならないようにプレ噴射量を確保することができる。よって、プレ噴射の燃焼が確実に行われ、メイン噴射の着火遅れを抑制することが可能となり、メイン噴射の着火遅れによる急激な燃焼に伴う燃焼音の悪化を防止することができる。

また、持ち越し燃料によるトルク増加の補正をプレ噴射量とメイン噴射量の双方を補正する場合に、プレ噴射量の補正量及びメイン噴射量の補正量が持ち越し燃料量より多ければ、補正後プレ噴射量Ｑpmodと補正前プレ噴射量Ｑpとの差分と補正後メイン噴射量Ｑmmodと補正前メイン噴射量Ｑmとの差分とを加算し、当該加算結果より持ち越し燃料量を減算し燃焼ポスト補正量を算出する。そして、補正前の次行程の燃焼ポスト噴射量に燃焼ポスト補正量を加算して次行程の燃焼ポスト噴射量を補正している。例えば、トルク補正を行うためにプレ噴射量とメイン噴射量とを補正すると、メイン噴射は噴射時期がプレ噴射よりも遅くトルクへの寄与率が低いことから、メイン噴射でトルク補正を行う場合には、プレ噴射でトルク補正を行う場合に対して、補正量を多くする必要がある。したがって、トルク補正を行うためにプレ噴射量とメイン噴射量とを補正するとプレ噴射とメイン噴射の補正量が持ち越し燃料量よりも多くなることがある。このように、プレ噴射とメイン噴射の補正量が持ち越し燃料量よりも多くなると、筒内での燃料の燃焼量が減って筒内燃焼空燃比がリーンとなる。そして、酸化触媒２３と、ＮＯｘトラップ触媒２４をリッチ化するためにＨＣ添加ポスト噴射でのＨＣ添加ポスト噴射量を増加してＨＣ添加量を増加させる。このように、ＨＣ添加ポスト噴射のＨＣ添加ポスト噴射量を増加させると、筒内に付着する燃料が増加し、燃料による潤滑油の希釈、即ちオイルダイリューションが発生することとなる。

したがって、プレ噴射とメイン噴射の補正量が持ち越し燃料量より多くなる場合に、プレ噴射とメイン噴射の合算した補正量から持ち越し燃料量を減算して燃焼ポスト補正量を算出して、次行程の燃焼ポスト噴射量に当該燃焼ポスト補正量を加算して次行程の燃焼ポスト噴射量とすることで、筒内燃焼空燃比をリッチ化することができ、ＨＣ添加ポスト噴射量の増加に伴うオイルダイリューションを防止することができる。

また、補正前の次行程のＨＣ添加ポスト噴射量より持ち越し燃料量を減算して次行程のＨＣ添加ポスト噴射量を補正するようにしているので、次行程の筒内空燃比のリッチ化またはリーン化を防止でき、排気を所望の排気空燃比とし排気性状を良好にすることができる。
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。

例えば、図４、５及び６では、噴射量或いは増加量とトルク増加量を比例関係で表しているが、これに限定されるものではなく、例えば他の関数あるいはマップ等により噴射量或いは増加量とトルク増加量の関係を定義してもよい。
また、例えば、本発明の実施例では、持ち越し燃料の全てをプレ噴射の期間中に燃焼が可能である場合には、図７（Ｉ）のようにプレ噴射のみを補正するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、プレ噴射の補正量によるトルク補正量がメイン噴射の補正量によるトルク補正量以上となるように、プレ噴射とメイン噴射との双方を補正するようにしてもよい。このように、トルク増加への影響が大きなプレ噴射量の補正量を大きくすることで、同じトルク増加量に対する補正であっても噴射量の補正量を小さくすることができるので噴射量の制御を容易にすることができる。

１ エンジン（内燃機関）
２ 燃料噴射ノズル（燃料噴射手段）
２３ 酸化触媒（排気浄化手段）
２４ ＮＯｘトラップ触媒（排気浄化手段）
２５ ディーゼルパティキュレートフィルタ（排気浄化手段）
４０ 電子コントロールユニット（トルク増加量算出手段、燃料量増加量算出手段、持ち越し燃料量算出手段、トルク補正手段）

Claims (4)

1. 排気浄化手段を有する圧縮自己着火式内燃機関の１サイクル中に、前記内燃機関の発生するトルクに寄与し筒内で燃焼が完結する複数回の燃料噴射で構成される主噴射グループと、前記内燃機関の発生するトルクには寄与せず筒内で燃焼が完結する燃焼ポスト噴射と、排気系に未燃燃料を供給するＨＣ添加ポスト噴射とを含む複数回の燃料噴射を順に燃料噴射手段から実施可能な内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   あらかじめ記憶したＨＣ添加ポスト噴射量と前記ＨＣ添加ポスト噴射量の一部が次行程の主噴射グループに持ち越されて増加するトルク増加量との関係に基づき、前記次行程の主噴射グループで噴射した燃料の燃焼期間中のトルク増加量を算出するトルク増加量算出手段と、
   前記トルク増加量算出手段により算出された前記トルク増加量から主噴射グループの前記燃焼期間中に燃える燃料量の増加量を算出する燃料量増加量算出手段と、を備え、
   前記燃料量増加量算出手段により算出された前記主噴射グループの前記燃料量の増加量を、前記ＨＣ添加ポスト噴射量による前記ＨＣ添加ポスト噴射の次行程への持ち越し燃料量として算出する持ち越し燃料量算出手段と、を有することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 算出された前記持ち越し燃料量に基づき、持ち越し燃料による排気空燃比の変動を抑制するように次行程の前記ＨＣ添加ポスト噴射量を補正することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 更に前記ＨＣ添加ポスト噴射量の補正に加え、持ち越し燃料によるトルクの増加を抑制するように前記トルク増加量に基づき、次行程の前記主噴射グループの燃料噴射量を補正するトルク補正手段を備えることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記主噴射グループの燃料噴射量の補正量が前記持ち越し燃料量より多い場合には、前記主噴射グループの燃料噴射量の補正量と前記持ち越し燃料量との差分を算出し、次行程の燃焼ポスト噴射量に前記差分を加算して前記次行程の燃焼ポスト噴射量とすることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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