エンジンの制御装置
【課題】 圧縮着火式のエンジンにおいて、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができるエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】 ＥＣＵ１Ａは、減速フューエルカット運転時に筒内に燃料を噴射する減速リッチスパイクを行う圧縮着火式のエンジン５０につき、減速リッチスパイクの実行に応じて、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御する筒内圧制御手段を備える。エンジン５０には、排気を還流するＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲ通路４１の開度を変更するＥＧＲバルブ４３とがさらに設けられており、ＥＣＵ１Ａは、減速リッチスパイクの実行に応じて、ＥＧＲ通路４１の開度を小さく変更するようにＥＧＲバルブ４３を制御するＥＧＲ率制御手段をさらに備えている。筒内圧制御手段は具体的にはディーゼルスロットル１３を制御対象として、筒内圧を制御する。
【解決手段】 ＥＣＵ１Ａは、減速フューエルカット運転時に筒内に燃料を噴射する減速リッチスパイクを行う圧縮着火式のエンジン５０につき、減速リッチスパイクの実行に応じて、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御する筒内圧制御手段を備える。エンジン５０には、排気を還流するＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲ通路４１の開度を変更するＥＧＲバルブ４３とがさらに設けられており、ＥＣＵ１Ａは、減速リッチスパイクの実行に応じて、ＥＧＲ通路４１の開度を小さく変更するようにＥＧＲバルブ４３を制御するＥＧＲ率制御手段をさらに備えている。筒内圧制御手段は具体的にはディーゼルスロットル１３を制御対象として、筒内圧を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御装置に関し、特に減速フューエルカット運転時に筒内に燃料を噴射する減速リッチスパイクを行う圧縮着火式のエンジンについての制御装置であるエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、単にＮＯｘ触媒とも称す）が排気系に設けられたエンジンが知られている。ＮＯｘ触媒は、流入する排気の酸素濃度が高いとき、すなわち排気の空燃比（Ａ／Ｆ）が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵する。一方、ＮＯｘ触媒は、流入する排気の酸素濃度が低下し、且つ還元剤が存在するときには吸蔵していたＮＯｘを窒素（Ｎ２）に還元しつつ放出する。したがって、流入する排気のＡ／Ｆが低くなったときはＮＯｘ触媒に吸蔵されていたＮＯｘがＮ２に還元されつつ放出される。
【０００３】
かかるＮＯｘ触媒では、排気浄化能力を維持するため、吸蔵されたＮＯｘを還元、放出する必要がある。このため、排気のＡ／Ｆを一時的に低くするいわゆるリッチスパイクを行い、吸蔵されたＮＯｘを還元、放出する。そしてこのリッチスパイクとして、減速フューエルカット運転時に筒内に燃料を噴射する減速リッチスパイクが従来から知られている。
ここで、通常燃焼時には筒内に供給される空気量が多いため、リッチな状態を作り出すためにはそれだけ多くの燃料を必要とする。これに対して、減速フューエルカット運転時には筒内に供給される空気量が少ないため、リッチな状態を作り出すための燃料の量も通常燃焼時と比較して少なくて済む。このため減速リッチスパイクによれば燃費の悪化を抑制することができる点で有利である。
減速リッチスパイクに関する技術として、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献１から３までで提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７７６８０号公報
【特許文献２】特開２００６−００９６３８号公報
【特許文献３】特開２００３−０２０９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
減速リッチスパイクを行う場合には、噴射した燃料が燃焼しないようにする必要がある。この点、噴射した燃料を燃焼させないためには、筒内での酸素と燃料の反応が圧縮膨張行程期間に完了しないように反応速度を遅くする必要がある。
これに対して特許文献１が提案する技術は、圧縮端温度を低下させて、減速リッチスパイクによる噴射燃料が燃焼することを抑制している。また特許文献１が提案する技術は、圧縮端温度を低下させるにあたって具体的には吸気温度を低下させている。この点、エンジンの圧縮工程は断熱変化のため、次の式（１）で示されるように吸気温度を下げれば理論上は圧縮端の温度を下げることはできる。
Ｔｉｎ・Ｖｉｎκ−１＝ＴＴＤＣ・ＶＴＤＣκ−１ ・・・（１）
Ｔｉｎは吸気温度、Ｖｉｎは吸気体積、ＴＴＤＣは圧縮端温度、ＶＴＤＣは圧縮端体積
【０００６】
しかしながら、吸気温度はエンジンからの受熱等で高まってしまうことから、時間の限られた減速リッチスパイクでは、吸気温度を低下させても実際には圧縮端温度を十分に下げることが困難な点で問題がある。またこのような受熱の問題は容易に回避することがエンジンの構造上、困難であると考えられる。
また、圧縮端温度を低下させることは、時間の限られた減速リッチスパイクに対しては、応答性の面で必ずしも十分とはいえない点でも問題がある。
【０００７】
そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、圧縮着火式のエンジンにおいて、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は減速フューエルカット運転時に筒内に燃料を噴射する減速リッチスパイクを行う圧縮着火式のエンジンにつき、前記減速リッチスパイクの実行に応じて、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御する筒内圧制御手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで次の式（２）に示すアレニウスの式および式（３）から、圧縮端の筒内圧を下げることができれば、噴射燃料の反応速度を遅らせることができることがわかる。
ｋ＝Ａｅ＾（−Ｅ／ＲＴ） ・・・（２）
ｋは反応速度定数、Ａは温度に無関係な定数、Ｅは活性化エネルギ、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度（Ｋ）
反応速度＝ｋ×（Ｏ２）×（燃料） ・・・（３）
（Ｏ２）×（燃料）はモル濃度（ｍｏｌ／ｍ３）
【００１０】
式（２）および（３）から、反応速度は圧縮端の温度が低く、活性化エネルギが高いと遅くなることがわかる。また、式（３）から、圧縮端の筒内圧を下げることができれば、酸素濃度が低下するため、反応速度が遅くなることがわかる。
図１４は実験により得たアレニウスプロットを示す図であり、この図からも減速リッチスパイクの運転領域では、圧縮端の温度が低く、圧縮端の圧力が低いほど着火遅れ時間が長くなることがわかる。
一方、吸気温度を下げる方法では、エンジンからの受熱等で圧縮端の温度を下げることが実際には困難であることは前述した通りである。
【００１１】
これに対して本発明によれば、筒内圧を制御するので、時間の限られた減速リッチスパイク時でも、噴射燃料の反応速度を圧縮膨張期間よりも遅くすることを素早く、且つ確実に実現できる。すなわち本発明によれば筒内圧を制御するので、制御を実行した次のサイクルから条件を変えることが可能であり、このため時間の限られた減速リッチスパイク時でも噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制できる。
また燃焼を抑制可能な筒内圧の上限値は筒内温度に応じて変化してくるところ、本発明によれば、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御するので、噴射燃料が燃焼することを確実に抑制できる。
【００１２】
また本発明は前記エンジンに排気を還流するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の開度を変更するＥＧＲ率変更手段とがさらに設けられており、前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記ＥＧＲ通路の開度を小さく変更するように前記ＥＧＲ率変更手段を制御するＥＧＲ率制御手段をさらに備えるとともに、前記筒内圧制御手段が、前記エンジンの吸気系に設けられた空気量調節手段を制御対象として、前記筒内圧を制御する構成であってもよい。
本発明によれば、好ましくはＥＧＲ通路を全閉することを含め、ＥＧＲ通路の開度を小さく変更するので、吸気を絞ることにより圧縮端の筒内圧を所定の圧力以下に制御することが可能になる。なお、筒内圧制御手段は、例えば空気量調節手段（具体的には例えばスロットル弁）およびエンジンが備える吸気弁の弁特性を可変にする可変動弁機構を制御対象として、筒内圧を制御してもよい。
【００１３】
また本発明は前記エンジンが可変容量型過給機付きのエンジンであり、前記減速リッチスパイクの実行に応じて、容量が大きくなるように前記可変容量型過給機を制御する過給機制御手段をさらに備える構成であってもよい。
ここで、圧縮端の筒内圧を所定の圧力以下に制御するにあたり、吸気を絞る場合にはポンプロスが増大し、減速感が大きくなる。これに対して本発明によれば、ポンプロスを減少させることができ、この結果、違和感なく減速リッチスパイクを完了させることができる。このため本発明によれば、減速リッチスパイクによりドライバビリティが損なわれることをさらに抑制できる。
【００１４】
また本発明は前記筒内圧制御手段が、前記エンジンが備える圧縮比を可変にする可変圧縮比機構、または前記エンジンが備える吸気弁の弁特性を可変にする可変動弁機構を制御対象として、前記筒内圧を制御する構成であってもよい。
すなわち圧縮比を下げることで筒内圧を制御するという観点から、圧縮比を下げることが可能な制御対象として、具体的には例えば可変圧縮比機構や可変動弁機構を制御対象として筒内圧を制御することもできる。
【００１５】
また本発明は前記エンジンの回転数に応じて、前記所定の圧力を可変とする所定圧変更手段をさらに備える構成であってもよい。
ここで、エンジンの回転数が高くなれば圧縮膨張行程の時間が短くなり、この結果、噴射燃料が燃焼しない条件も変化してくるところ、本発明によれば、さらに噴射燃料が燃焼しない条件を確実に作り出すことができる。
【００１６】
また本発明は前記エンジンが、さらに前記エンジンのピストン下方から気筒内にオイルを噴射するオイルジェットと、該オイルジェットからのオイル噴射を許可、禁止するオイルジェット切替手段とを有して構成されるオイルジェット装置を備えるとともに、前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記エンジンの筒内圧が、前記エンジンのクランクケース内圧よりも低い所定値以下となった場合に、オイル噴射を停止させるように前記オイルジェット切替手段を制御するオイルジェット停止制御手段をさらに備える構成であってもよい。
ここで、圧縮端の筒内圧を所定の圧力以下に制御した場合には筒内の負圧が増大することから、オイル上がりによるオイル消費の増大が懸念される。これに対して本発明によれば、オイル消費を量の観点から低減することができる。
【００１７】
また本発明は前記エンジンのクランクケース内を、前記エンジンの吸気系のうち、該吸気系に設けられたスロットル弁よりも上流側の部分と、下流側の部分とに連通する連通路を備えるとともに、前記クランクケース内との連通を、前記吸気系のうち、前記スロットル弁よりも上流側の部分と、下流側の部分との間で切り替えるＰＣＶ切替手段を備えるＰＣＶ装置が前記エンジンにさらに設けられており、前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記クランクケース内との連通を前記吸気系のうち、前記スロットル弁よりも上流側の部分から、下流側の部分に切り替えるように前記ＰＣＶ切替手段を制御するＰＣＶ切替制御手段をさらに備える構成であってもよい。
またオイル上がりは筒内圧がクランクケース内圧よりも低くなることで起きるところ、本発明によれば、オイル消費を状態の観点から低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば圧縮着火式のエンジンにおいて、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１Ａで実現されている本実施例に係るエンジンの制御装置をエンジン５０など関連する各構成とともに模式的に示す図である。吸気系１０は、エアフロメータ１１と、インタークーラ１２と、ディーゼルスロットル（空気量調節手段に相当）１３と、インテークマニホールド１４と、Ｉ／Ｃバイパスバルブ１５と、Ｉ／Ｃバイパス路１６とを有して構成されている。エアフロメータ１１はエアフロセンサと大気温センサとを有して構成されており、吸入空気量を計測するとともに計測した吸入空気量に応じた信号を出力する。インタークーラ１２は過給機３０によって圧縮された吸気を冷却する。ディーゼルスロットル１３はＥＣＵ１Ａの制御のもと、図示しないアクチュエータによって開閉駆動し、吸入空気量を調節する。インテークマニホールド１４はエンジン５０の各気筒に吸気を分配する。Ｉ／Ｃバイパスバルブ１５はＥＣＵ１Ａの制御のもと、インタークーラ１２故障時等に吸気の流通先をインタークーラ１２からＩ／Ｃバイパス路１６に切り替える。Ｉ／Ｃバイパス路１６はインタークーラ１２を迂回するように吸気を流通させる。
【００２１】
排気系２０は、エキゾーストマニホールド２１と、ＮＯｘ触媒２２とを有して構成されている。エキゾーストマニホールド２１は、各気筒からの排気を下流側で一つの排気通路に合流させる。ＮＯｘ触媒２２は、内部流路の壁面上にアルミナからなる担体の層を備えている。また担体上には、バリウム（Ｂａ）と白金（Ｐｔ）が担持され、これにＯ2 ストレージ能力のあるセリア（Ｃｅ2 Ｏ3 ）が添加されている。なお、ＮＯｘ触媒２２は、例えば、アルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して構成することができる。
【００２２】
過給機３０は可変容量型ターボチャージャであり、コンプレッサ部３１と、タービン部３２とを有して構成されている。過給機３０は、図示しないコンプレッサホイールを収納するコンプレッサ部３１が吸気系１０に、図示しないタービンホイール３２を収納するタービン部３２が排気系２０に、夫々介在するようにして配設されている。コンプレッサホイールとタービンホイールとは回転軸で連結されており、タービンホイールが排気によって駆動されると、回転軸を介してコンプレッサホイールが駆動し吸気を圧縮する。また過給機３０はタービン部３２に図示しないバリアブルノズル（以下、ＶＮと称す）を備えている。ＶＮはＥＣＵ１Ａの制御のもと、タービン容量を変更する。
【００２３】
排気還流系４０はＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲクーラ４２と、ＥＧＲバルブ（ＥＧＲ率変更手段に相当）４３とを有して構成されている。ＥＧＲ通路４１は吸気系１０と排気系２０とを連通している。ＥＧＲ通路４１は本実施例では具体的にはインテークマニホールド１４の上流側の集合部分とエキゾーストマニホールド２１の下流側の集合部分とを連通している。ＥＧＲクーラ４２は還流される排気を冷却する。ＥＧＲバルブ４３はＥＣＵ１Ａの制御のもと、ＥＧＲ通路４１の開度を変更し、還流される排気の量を調節する。これによりＥＧＲ率が変更される。なお、排気還流系４０は例えばエンジン５０の気筒毎に設けられてもよい。
【００２４】
エンジン５０は圧縮着火式のディーゼルエンジンであり、各気筒５１に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５２を備えている。各燃料噴射弁５２は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）５３と接続されている。コモンレール５３は、図示しない燃料供給管を介して燃料ポンプ（図示省略）と連通している。燃料ポンプから吐出された燃料はコモンレール５３へ供給され、コモンレール５３で所定圧まで蓄圧されて各気筒５１の燃料噴射弁５２へ分配される。そして、燃料噴射弁５２に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁５２が開弁し、これにより燃料噴射弁５２から気筒５１内へ燃料が噴射される。気筒５１内に噴射された燃料は着火に適した筒内温度および筒内圧で自己着火（圧縮着火）する。エンジン５０には、クランク角センサ１０１やエンジン５０の冷却水温を検出するための水温センサ１０２など各種のセンサが配設されている。
【００２５】
エンジン５０は、ピストン下方から気筒内にオイルを噴射するオイルジェット装置６０を備えている（図２参照）。このオイルジェット装置６０はオイルジェット６１と、オイルジェット切替弁（オイルジェット切替手段に相当）６２とを有して構成されている。エンジン５０では、オイルジェット６１から噴射されたオイルがピストン５４やボア５５の冷却および潤滑を促進する。オイルジェット切替弁６２はリリーフ弁であり、ＥＣＵ１Ａの制御のもと、流路を切り替えてオイルポンプ５６が吐出するオイルをリリーフすることで、オイルジェット６１からのオイル噴射を禁止する。またオイルジェット切替弁６２は、ＥＣＵ１Ａの制御のもと、流路を切り替えてオイルポンプ５６が吐出するオイルをオイルジェット６１に到達させることで、オイルジェット６１からのオイル噴射を許可する。
【００２６】
またエンジン５０は、吸気側ＶＶＴ（Variable Valve Timing）７０を有して構成されている（図３参照）。吸気側ＶＶＴ７０は、吸気弁５７の作用角（開弁期間）及びバルブリフト量を変更するための構成であり、コントロールシャフト７１と、接続アーム７２と、摺接アーム７３と、揺動カム７４とを有して構成されている。吸気側ＶＶＴ７０では、ＥＣＵ１Ａの制御のもと、コントロールシャフト７１を適宜回動させることにより、バルブリフト量及び作用角を連続的に可変にすることができる。本実施例では吸気側ＶＶＴ７０で可変動弁機構が実現されている。なお、可変動弁機構は排気弁のバルブ特性を可変にする機構を含む構成であってもよい。また可変動弁機構は、少なくとも吸気弁５７のバルブ特性を可変にすることが可能な適宜の構造からなる可変動弁機構であってよい。
【００２７】
またエンジン５０にはＰＣＶ装置８０が設けられている（図４参照）。ＰＣＶ装置８０はエンジン５０のクランクケース内５８から吸気系１０にブローバイガスを流通させるための構成である。ＰＣＶ装置８０はクランクケース内５８と、吸気系１０のうち、ディーゼルスロットル１３よりも上流側の部分（本実施例では具体的にはエアフロメータ１１とコンプレッサ部３１との間の部分）とを連通する第１の連通路８１を備えている。またＰＣＶ装置８０は第１の連通路８１から分岐し、クランクケース内５８と、吸気系１０のディーゼルスロットル１３よりも下流側の部分（本実施例では具体的にはインテークマニホールド１４）とを連通する第２の連通路８２を備えている。さらにＰＣＶ装置８０は第１の連通路８１と第２の連通路８２との合流地点にＰＣＶ切替バルブ（ＰＣＶ切替手段に相当）８３を備えている。ＰＣＶ切替バルブ８３はＥＣＵ１Ａの制御のもと、クランクケース内５８との連通を吸気系１０のうち、ディーゼルスロットル１３よりも上流側の部分と、下流側の部分との間で切り替える。
【００２８】
またエンジン５０は可変圧縮比装置９０を備えている（図５参照）。可変圧縮比装置９０は上部ブロック５９ａ、下部ブロック５９ｂおよびアクチュエータ９１で構成されている。エンジン５０では、シリンダブロック５９が上部ブロック５９ａと下部ブロック５９ｂとからなっており、また上部ブロック５９ａと下部ブロック５９ｂとの間にアクチュエータ９１が設けられている。アクチュエータ９１はＥＣＵ１Ａの制御のもと、上部ブロック５９ａを下部ブロック５９ｂに対して上下方向に移動させる。上部ブロック５９ａを上方に移動させると、燃焼室の容積が大きくなるため圧縮比が小さくなる。逆に上部ブロック５９ａを下方に移動させると、燃焼室の容積が小さくなるため圧縮比が大きくなる。なお、可変圧縮比機構は可変圧縮比装置９０に限られず、圧縮比を可変にすることが可能な適宜のものであってよい。
【００２９】
ＥＣＵ１Ａは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１Ａは主にエンジン５０を制御するように構成されており、本実施例では具体的には燃料噴射弁５２や燃料ポンプのほか、ディーゼルスロットル１３や、Ｉ／Ｃバイパスバルブ１５や、過給機３０や、ＥＧＲバルブ４３や、オイルジェット用切替弁６２や、吸気側ＶＶＴ７０や、ＰＣＶ切替バルブ８３や、アクチュエータ９１などを制御するように構成されている。これら制御対象はＥＣＵ１Ａに電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１Ａにはエアフロメータ１１や、クランク角センサ１０１や、水温センサ１０２のほか、図示しない筒内圧センサやクランクケース内圧センサなどの各種のセンサが電気的に接続されている。ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成である。ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、ＥＣＵ１Ａでは各種の制御手段や判定手段や検出手段や算出手段などが機能的に実現される。
【００３０】
この点、本実施例では以下に示すＥＧＲ率制御手段と、筒内圧制御手段とがＥＣＵ１Ａで機能的に実現される。ＥＧＲ率制御手段は、減速リッチスパイクの実行に応じて、ＥＧＲ通路４１の開度を小さく変更するようにＥＧＲバルブ４３を制御する。この点、ＥＧＲ率制御手段は本実施例ではさらに具体的にはＥＧＲ通路４１を遮蔽するようにＥＧＲバルブ４３を制御するように構成されている。
筒内圧制御手段は、減速リッチスパイクの実行に応じて、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御する。また筒内圧制御手段は本実施例では具体的にはディーゼルスロットル１３を制御対象として、筒内圧の制御をするように構成されている。
【００３１】
次にＥＣＵ１Ａの動作を図６に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ１Ａでは、図６のフローチャートに示す処理がごく短い時間間隔で繰り返し実行される。ＥＣＵ１Ａは減速リッチスパイクの実行条件が成立したか否か、或いは成立しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。本実施例では具体的には減速フューエルカット運転になったか否かを判定することで、減速リッチスパイクの実行条件が成立したか否かを判定する。減速フューエルカット運転になったか否かは、例えば所定のエンジン回転数ＮＥ以上で、アクセルＯＦＦになったか否かで判定することができる。
【００３２】
但しこれに限られず、減速リッチスパイクの実行条件が成立したか否かは、減速フューエルカット運転になったか否かの判定を含め、適宜の条件であってよい。例えば減速フューエルカット運転になったと判定した場合に、さらに前回ＮＯｘ還元を行ってから所定の期間が経過したか否かを判定し、所定期間が経過したと判定した場合に、減速リッチスパイクの実行条件が成立したと判定してもよい。また、例えば減速フューエルカット運転になったと判定した場合に、さらに推定したＮＯｘ触媒２２のＮＯｘ吸蔵量が所定値を超えたか否かを判定し、所定値を超えたと判定した場合に、減速リッチスパイクの実行条件が成立したと判定してもよい。
【００３３】
また本ステップでは、減速リッチスパイク実行フラグがＯＮであるか否かを判定することで、減速リッチスパイク実行条件が成立しているか否かを判定する。そして減速リッチスパイク実行フラグがＯＮである場合には、ステップＳ１１で肯定判定される。ステップＳ１１で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ａは減速リッチスパイク実行フラグをＯＮにする（ステップＳ１２）。これにより、減速リッチスパイクの実行条件が成立する。ステップＳ１２に続いて、ＥＣＵ１Ａは減速フューエルカット運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。本ステップで肯定判定されることにより、減速リッチスパイクが継続されることになる。ステップＳ１１またはＳ１３で否定判定であれば、減速リッチスパイク実行フラグをＯＦＦにする（ステップＳ１７）。
【００３４】
一方、ステップＳ１３で肯定判定であれば、ステップＳ１４でＥＣＵ１ＡはＥＧＲ通路４１を遮蔽するようにＥＧＲバルブ４３を制御する（ＥＧＲバルブ４３閉）。ＥＧＲバルブ４３は一般に減速フューエルカット運転時でも次の加速に備えるために開かれたままとなっているところ、これにより、ディーゼルスロットル１３で筒内圧を負圧にすることが可能になる。ステップＳ１４に続いて、ＥＣＵ１Ａはディーゼルスロットル１３を制御することで圧縮端の筒内圧を制御する（ステップＳ１５）。本ステップでＥＣＵ１Ａは具体的にはディーゼルスロットル１３を閉じ側に制御して吸気を絞る。またこのとき前述のステップＳ１３でＥＧＲバルブ４３を閉じていることから、圧縮端の筒内圧を負圧に制御することができ、これにより圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御できる。ステップＳ１５に続いてＥＣＵ１Ａは筒内に燃料を噴射する（ステップＳ１６）。これにより減速リッチスパイクが行われる。
【００３５】
図７は減速リッチスパイク時に噴射燃料の燃焼を抑制可能な圧縮端の筒内圧の一例を模式的に示す図である。図６に示すフローチャートのステップＳ１５でディーゼルスロットル１３を制御する際、ＥＣＵ１Ａは具体的には図７に示す範囲内に筒内圧が収まるようにディーゼルスロットル１３を制御する。図７に示すように、噴射燃料が燃焼することを抑制可能な圧縮端の筒内圧の上限値（Ｐｍａｘ）はそのときの筒内温度に応じて異なってくる。したがって、圧縮端の筒内圧を制御すれば、噴射燃料が燃焼することを抑制し得るところ、その筒内圧が図７に示す範囲外であった場合には噴射燃料が燃焼してしまうことになる。
【００３６】
これに対してＥＣＵ１Ａは、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力（ここでは図７に示す上限値を示す線の圧力）以下になるように圧縮端の筒内圧を制御するので、すなわち図７に示す範囲内になるように圧縮端の筒内圧を制御するので、噴射燃料の燃焼を好適に抑制することができる。そして、図７に示す範囲は例えば台上試験で求めることができ、またＲＯＭにマップデータとして予め格納しておくことができる。
【００３７】
また図７に示す範囲内になるように圧縮端の筒内圧を制御するにあたっては、例えば水温センサ１０２の出力やエンジン５０の運転状態に基づき筒内温度を推定するとともに、推定した筒内温度に対応する図７に示す範囲内の所定の筒内圧に圧縮端の筒内圧を制御することで行うことができる。そしてこの場合の所定の筒内圧もマップデータなどで予め設定およびＲＯＭに格納しておくことができる。例えば推定した筒内温度に対応する図７に示す範囲内の筒内圧のうち、より大きい筒内圧に所定の筒内圧を設定すれば、筒内圧の減少度合いを小さく済ますことができる。また、推定した筒内温度に対応する図７に示す範囲内の筒内圧のうち、より小さい筒内圧に所定の筒内圧を設定すれば、推定誤差やばらつきなどの影響があっても確実に噴射燃料の燃焼を抑制することができる。
また筒内圧の制御は筒内温度の制御と比較して応答性の面で有利である。すなわち、筒内圧を制御するＥＣＵ１Ａによれば、制御を実行した次のサイクルから条件を変更することができる。このため筒内圧を制御するＥＣＵ１Ａは時間の限られた減速リッチスパイクに特に適している。
【００３８】
なお、筒内圧制御手段はディーゼルスロットル１３を制御する代わりに、例えば吸気側ＶＶＴ７０を制御することで、圧縮端の筒内圧を制御してもよい。具体的には、吸気弁５８の閉弁タイミングを遅らせ、圧縮工程においても吸気弁５８が開いた状態になるように吸気側ＶＶＴ７０を制御すれば、筒内に吸気された空気がピストン５５の上昇に伴い吸気系１０に排出されることから、筒内圧の上昇を抑制できる。このように吸気側ＶＶＴ７０を制御対象として筒内圧を制御すれば、エンジン５０の実圧縮比を低くすることができ、以って所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御することができる。
【００３９】
一方、このように吸気側ＶＶＴ７０を制御しても、Ｉ／Ｃバイパスバルブ１５をＩ／Ｃバイパス路１６側へ切り替えた場合を含め、インタークーラ１２の故障等で吸気温度が通常より高い場合には、筒内圧が上がってしまい、噴射燃料が燃焼してしまうことも考えられる。すなわちこのような場合には、吸気側ＶＶＴ７０を制御するだけでは筒内圧力を十分に下げることが困難なことも考えられる。そこでこのような場合には、さらにディーゼルスロットル１３を閉じることでインテークマニホールド１４を負圧にし、筒内から吸気系１０に空気が排出され易くなるようにすることが好適である。インタークーラ１２の故障等で吸気温度が通常より高い場合は、例えばインテークマニホールド１４における温度が外気温度とインタークーラ１２の能力から算出される温度と比較して高い場合として検出することができる。
【００４０】
また筒内圧制御手段はディーゼルスロットル１３を制御する代わりに、例えば可変圧縮比装置９０を制御することで、圧縮端の筒内圧を制御してもよい。具体的にはアクチュエータ９１を制御して上部ブロック５９ａを上方に移動させることで、圧縮比を下げることができ、これにより所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御することができる。
このようにＥＣＵ１Ａは、圧縮着火式のエンジン５０において、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができる
【実施例２】
【００４１】
本実施例に係るＥＣＵ１Ｂは、エンジン５０の回転数ＮＥに応じて、所定の圧力を可変とする所定圧変更手段をさらに備えている点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。なお、ＥＣＵ１Ｂに関連する各構成はＥＣＵ１Ａの場合と同じとなっている。このため本実施例ではＥＣＵ１Ｂその他関連する各構成については図示省略する。また、所定圧変更手段はＥＣＵ１ＡのＲＯＭに格納されたプログラムやマップデータを変更することで実現できる。
【００４２】
次にＥＣＵ１Ｂの動作を図８に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートは図示のようにステップＳ２１およびＳ２２が追加されている点以外、図６に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にこれらステップＳ２１およびＳ２２について詳述する。ステップＳ１４に続いて、ＥＣＵ１Ｂは回転数ＮＥを検出するとともに（ステップＳ２１）、検出した回転数ＮＥに基づいて適用するマップデータを決定する（ステップＳ２２）。そしてステップＳ１５では、ステップＳ２２で決定したマップデータに基づき、筒内圧の制御が行われる。
【００４３】
図９は減速リッチスパイク時に噴射燃料の燃焼を抑制可能な圧縮端の筒内圧の一例を回転数ＮＥに応じて模式的に示す図である。図９に示すように、噴射燃料の燃焼を抑制できる圧縮端の筒内圧の上限値は、回転数ＮＥに応じて変化する。このため例えば１０００ｒｐｍで上限値付近の筒内圧になるように筒内圧の制御をしていた場合には、回転数ＮＥが４０００ｒｐｍに上昇した場合に、上限値を超えてしまい、この結果、噴射燃料が燃焼してしまうことになる。
これに対して本実施例ではＥＣＵ１Ｂが、回転数ＮＥに応じて適用するマップデータを決定することで、噴射燃料が燃焼しない条件を確実に作り出すことができる。これにより、噴射燃料の燃焼を確実に抑制することができる。
このようにＥＣＵ１Ｂは、ＥＣＵ１Ａと比較して回転数ＮＥが変化した場合であっても、圧縮着火式のエンジン５０において、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができる。
【実施例３】
【００４４】
本実施例に係るＥＣＵ１Ｃは、減速リッチスパイクの実行に応じて、容量が大きくなるように可変容量型過給機である過給機３０を制御する過給機制御手段をさらに備えている点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。なお、ＥＣＵ１Ｃに関連する各構成はＥＣＵ１Ａの場合と同じとなっている。このため本実施例ではＥＣＵ１Ｃその他関連する各構成については図示省略する。また、過給機制御手段は、ＥＣＵ１ＡのＲＯＭに格納されたプログラムを変更することで実現できる。また、ＥＣＵ１Ｂに対して過給機制御手段をさらに備えることも可能である。
【００４５】
次にＥＣＵ１Ｃの動作を図１０に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートは図示のようにステップＳ３１が追加されている点以外、図６に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にステップＳ３１について詳述する。ステップＳ１５に続いて、ＥＣＵ１Ｂは容量が大きくなるように過給機３０を制御する（ステップＳ３１）。このときＥＣＵ１Ｂは具体的には過給機３０のＶＮを開き側に制御することで、容量が大きくなるように過給機３０を制御する。
【００４６】
図１１はエンジン５０のＰＶ線図をインジケータ線図で示す図であり、具体的にはディーゼルスロットル１３で吸気を絞ったときの状態変化を図１１（ａ）で、図１１（ａ）に対してさらに過給機３０のＶＮを開き側に制御したときの状態変化を図１１（ｂ）でそれぞれ示している。ディーゼルスロットル１３で吸気を絞ったときには、下死点の筒内圧である圧力Ｐｂが低下する。一方、筒内残留圧である圧力Ｐ４と圧力Ｐｂとで囲われた部分の面積Ｓ１はポンプロスの大きさを示すことから、圧力Ｐｂが低下するとポンプロスが増大することになる。このときには減速感が大きくなるため、車両のドライバビリティが損なわれてしまう。
【００４７】
これに対して本実施例では、過給機３０のＶＮを開き側に制御することで、筒内残留圧Ｐ４を低下させることができる。これにより、ポンプロスの大きさを示す面積Ｓ２を図１１（ａ）に示す面積Ｓ１と同等にすることができ、この結果、違和感なく減速リッチスパイクを完了させることができる。したがって、減速リッチスパイクによりドライバビリティが損なわれることを抑制できる。
このようにＥＣＵ１Ｃは、圧縮着火式のエンジン５０において、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができ、またＥＣＵ１Ａと比較して減速リッチスパイクによりドライバビリティが損なわれることをさらに抑制できる。
【実施例４】
【００４８】
本実施例に係るＥＣＵ１Ｄは、減速リッチスパイクの実行に応じて、オイル噴射を停止させるようにオイルジェット切替弁６２を制御するオイルジェット停止制御手段をさらに備えている点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。このオイルジェット停止制御手段は本実施例ではさらにエンジン５０の筒内圧が、エンジン５０のクランクケース内圧よりも低い所定値以下になった場合に、オイル噴射を停止させるようにオイルジェット切替弁６２を制御するよう構成されている。なお、ＥＣＵ１Ｄに関連する各構成はＥＣＵ１Ａの場合と同じとなっている。このため本実施例ではＥＣＵ１Ｄその他関連する各構成については図示省略する。また、オイルジェット停止制御手段は、ＥＣＵ１ＡのＲＯＭに格納されたプログラムを変更することで実現できる。また、ＥＣＵ１ＢやＥＣＵ１Ｃに対してオイルジェット停止制御手段をさらに備えることも可能である。
【００４９】
次にＥＣＵ１Ｄの動作を図１２に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートは図示のようにステップＳ４１、Ｓ４２およびＳ４３が追加されている点以外、図６に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にこれらステップＳ４１、Ｓ４２およびＳ４３について詳述する。ステップＳ１５に続いて、ＥＣＵ１Ｄは筒内圧とクランクケース内圧とを検出し（ステップＳ４１）、筒内圧がクランクケース内圧よりも低く、且つ所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。否定判定であれば、ステップＳ１６に進む。一方、ステップＳ４２で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ｄはオイル噴射を停止させるようにオイルジェット切替弁６２を制御する（ステップＳ４３）。
【００５０】
ここで、減速リッチスパイク実行時には燃焼を伴わないので、筒内温度も特段上がることはない。このためオイルジェット６１でピストンやボアを冷却および潤滑する必要性は低く、オイルジェット６１からのオイル噴射を停止しても、焼付き等が発生することもない。これに対してＥＣＵ１Ｄは、オイルジェット６１からのオイル噴射を停止しピストン５５やボア５６に供給するオイルをなくすことで、負圧になっている筒内にオイルが吸われ、この結果、オイル消費が増大することを防止できる。すなわちオイル消費の増大を量の観点から低減することができる。
このようにＥＣＵ１Ｄは、圧縮着火式のエンジン５０において、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができ、またＥＣＵ１Ａと比較してさらにオイル消費が増大することを量の観点から低減できる。
【実施例５】
【００５１】
本実施例に係るＥＣＵ１Ｅは、減速リッチスパイクの実行に応じて、クランクケース内５８との連通を吸気系１０のうち、ディーゼルスロットル１３よりも上流側の部分から、下流側の部分に切り替えるようにＰＣＶ切替バルブ８３を制御するＰＣＶ切替制御手段を備えている点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。なお、ＥＣＵ１Ｅに関連する各構成はＥＣＵ１Ａの場合と同じとなっている。このため本実施例ではＥＣＵ１Ｅその他関連する各構成については図示省略する。またオイルジェット停止制御手段は、ＥＣＵ１ＥのＲＯＭに格納されたプログラムを変更することで実現できる。またＥＣＵ１Ｂ、ＥＣＵ１ＣまたはＥＣＵ１Ｄに対してＰＣＶ切替制御手段をさらに備えることも可能である。
【００５２】
次にＥＣＵ１Ｅの動作を図１３に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートは図示のようにステップＳ５１が追加されている点以外、図６に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にステップＳ５１について詳述する。ステップＳ１５に続いて、ＥＣＵ１Ｅはクランクケース内５８との連通をインテークマニホールド１４に切り替えるようにＰＣＶ切替バルブ８３を制御する（ステップＳ５１）。これにより、クランクケース５８の内圧が低下するため、筒内圧とクランクケース内圧の圧力差をなくすことができる。したがってオイル消費の増大を状態の観点から低減することができる。
このようにＥＣＵ１Ｅは、圧縮着火式のエンジン５０において、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができ、またＥＣＵ１Ａと比較してさらにオイル消費が増大することを状態の観点から低減できる。
【００５３】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えばＥＧＲ率制御手段は、上述の実施例に限られず、ＥＧＲの応答遅れを考慮し、減速リッチスパイクの実行条件が成立する前に（例えばＥＧＲの応答遅れに相当する所定時間前の時点で）ＥＧＲ率変更手段を制御してもよい。
また、筒内圧制御手段やＥＧＲ率制御手段や所定圧変更手段や過給機制御手段やＰＣＶ切替制御手段はＥＣＵ１で実現することが合理的であるが、例えばその他の電子制御装置や専用の電子回路などのハードウェアやこれらの組み合わせによって実現されてもよい。この点、本発明のエンジンの制御装置は例えば複数の電子制御装置や電子制御装置と電子回路等のハードウェアとの組み合わせで実現されてもよい。すなわち、本発明のエンジンの制御装置は例えば分散制御的な態様で実現されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ＥＣＵ１Ａを関連する各構成とともに模式的に示す図である。
【図２】オイルジェット装置６０を模式的に示す図である。
【図３】吸気側ＶＶＴ７０を模式的に示す図である。
【図４】ＰＣＶ装置８０を模式的に示す図である。
【図５】可変圧縮比装置９０を模式的に示す図である。
【図６】ＥＣＵ１Ａの動作をフローチャートで示す図である。
【図７】噴射燃料の燃焼を抑制可能な圧縮端の筒内圧の一例を模式的に示す図である。
【図８】ＥＣＵ１Ｂの動作をフローチャートで示す図である。
【図９】噴射燃料の燃焼を抑制可能な圧縮端の筒内圧の一例を回転数ＮＥに応じて模式的に示す図である。
【図１０】ＥＣＵ１Ｃの動作をフローチャートで示す図である。
【図１１】エンジン５０のＰＶ線図をインジケータ線図で示す図である。
【図１２】ＥＣＵ１Ｄの動作をフローチャートで示す図である。
【図１３】ＥＣＵ１Ｅの動作をフローチャートで示す図である。
【図１４】実験により得たアレニウスプロットを示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ ＥＣＵ
１３ ディーゼルスロットル
２２ ＮＯｘ触媒
３０ 過給機
４３ ＥＧＲバルブ
５０ エンジン
５２ 燃料噴射弁
６０ オイルジェット装置
７０ 吸気側ＶＶＴ
８０ ＰＣＶ装置
９０ 可変圧縮比装置
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御装置に関し、特に減速フューエルカット運転時に筒内に燃料を噴射する減速リッチスパイクを行う圧縮着火式のエンジンについての制御装置であるエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、単にＮＯｘ触媒とも称す）が排気系に設けられたエンジンが知られている。ＮＯｘ触媒は、流入する排気の酸素濃度が高いとき、すなわち排気の空燃比（Ａ／Ｆ）が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵する。一方、ＮＯｘ触媒は、流入する排気の酸素濃度が低下し、且つ還元剤が存在するときには吸蔵していたＮＯｘを窒素（Ｎ２）に還元しつつ放出する。したがって、流入する排気のＡ／Ｆが低くなったときはＮＯｘ触媒に吸蔵されていたＮＯｘがＮ２に還元されつつ放出される。
【０００３】
かかるＮＯｘ触媒では、排気浄化能力を維持するため、吸蔵されたＮＯｘを還元、放出する必要がある。このため、排気のＡ／Ｆを一時的に低くするいわゆるリッチスパイクを行い、吸蔵されたＮＯｘを還元、放出する。そしてこのリッチスパイクとして、減速フューエルカット運転時に筒内に燃料を噴射する減速リッチスパイクが従来から知られている。
ここで、通常燃焼時には筒内に供給される空気量が多いため、リッチな状態を作り出すためにはそれだけ多くの燃料を必要とする。これに対して、減速フューエルカット運転時には筒内に供給される空気量が少ないため、リッチな状態を作り出すための燃料の量も通常燃焼時と比較して少なくて済む。このため減速リッチスパイクによれば燃費の悪化を抑制することができる点で有利である。
減速リッチスパイクに関する技術として、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献１から３までで提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７７６８０号公報
【特許文献２】特開２００６−００９６３８号公報
【特許文献３】特開２００３−０２０９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
減速リッチスパイクを行う場合には、噴射した燃料が燃焼しないようにする必要がある。この点、噴射した燃料を燃焼させないためには、筒内での酸素と燃料の反応が圧縮膨張行程期間に完了しないように反応速度を遅くする必要がある。
これに対して特許文献１が提案する技術は、圧縮端温度を低下させて、減速リッチスパイクによる噴射燃料が燃焼することを抑制している。また特許文献１が提案する技術は、圧縮端温度を低下させるにあたって具体的には吸気温度を低下させている。この点、エンジンの圧縮工程は断熱変化のため、次の式（１）で示されるように吸気温度を下げれば理論上は圧縮端の温度を下げることはできる。
Ｔｉｎ・Ｖｉｎκ−１＝ＴＴＤＣ・ＶＴＤＣκ−１ ・・・（１）
Ｔｉｎは吸気温度、Ｖｉｎは吸気体積、ＴＴＤＣは圧縮端温度、ＶＴＤＣは圧縮端体積
【０００６】
しかしながら、吸気温度はエンジンからの受熱等で高まってしまうことから、時間の限られた減速リッチスパイクでは、吸気温度を低下させても実際には圧縮端温度を十分に下げることが困難な点で問題がある。またこのような受熱の問題は容易に回避することがエンジンの構造上、困難であると考えられる。
また、圧縮端温度を低下させることは、時間の限られた減速リッチスパイクに対しては、応答性の面で必ずしも十分とはいえない点でも問題がある。
【０００７】
そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、圧縮着火式のエンジンにおいて、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は減速フューエルカット運転時に筒内に燃料を噴射する減速リッチスパイクを行う圧縮着火式のエンジンにつき、前記減速リッチスパイクの実行に応じて、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御する筒内圧制御手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで次の式（２）に示すアレニウスの式および式（３）から、圧縮端の筒内圧を下げることができれば、噴射燃料の反応速度を遅らせることができることがわかる。
ｋ＝Ａｅ＾（−Ｅ／ＲＴ） ・・・（２）
ｋは反応速度定数、Ａは温度に無関係な定数、Ｅは活性化エネルギ、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度（Ｋ）
反応速度＝ｋ×（Ｏ２）×（燃料） ・・・（３）
（Ｏ２）×（燃料）はモル濃度（ｍｏｌ／ｍ３）
【００１０】
式（２）および（３）から、反応速度は圧縮端の温度が低く、活性化エネルギが高いと遅くなることがわかる。また、式（３）から、圧縮端の筒内圧を下げることができれば、酸素濃度が低下するため、反応速度が遅くなることがわかる。
図１４は実験により得たアレニウスプロットを示す図であり、この図からも減速リッチスパイクの運転領域では、圧縮端の温度が低く、圧縮端の圧力が低いほど着火遅れ時間が長くなることがわかる。
一方、吸気温度を下げる方法では、エンジンからの受熱等で圧縮端の温度を下げることが実際には困難であることは前述した通りである。
【００１１】
これに対して本発明によれば、筒内圧を制御するので、時間の限られた減速リッチスパイク時でも、噴射燃料の反応速度を圧縮膨張期間よりも遅くすることを素早く、且つ確実に実現できる。すなわち本発明によれば筒内圧を制御するので、制御を実行した次のサイクルから条件を変えることが可能であり、このため時間の限られた減速リッチスパイク時でも噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制できる。
また燃焼を抑制可能な筒内圧の上限値は筒内温度に応じて変化してくるところ、本発明によれば、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御するので、噴射燃料が燃焼することを確実に抑制できる。
【００１２】
また本発明は前記エンジンに排気を還流するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の開度を変更するＥＧＲ率変更手段とがさらに設けられており、前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記ＥＧＲ通路の開度を小さく変更するように前記ＥＧＲ率変更手段を制御するＥＧＲ率制御手段をさらに備えるとともに、前記筒内圧制御手段が、前記エンジンの吸気系に設けられた空気量調節手段を制御対象として、前記筒内圧を制御する構成であってもよい。
本発明によれば、好ましくはＥＧＲ通路を全閉することを含め、ＥＧＲ通路の開度を小さく変更するので、吸気を絞ることにより圧縮端の筒内圧を所定の圧力以下に制御することが可能になる。なお、筒内圧制御手段は、例えば空気量調節手段（具体的には例えばスロットル弁）およびエンジンが備える吸気弁の弁特性を可変にする可変動弁機構を制御対象として、筒内圧を制御してもよい。
【００１３】
また本発明は前記エンジンが可変容量型過給機付きのエンジンであり、前記減速リッチスパイクの実行に応じて、容量が大きくなるように前記可変容量型過給機を制御する過給機制御手段をさらに備える構成であってもよい。
ここで、圧縮端の筒内圧を所定の圧力以下に制御するにあたり、吸気を絞る場合にはポンプロスが増大し、減速感が大きくなる。これに対して本発明によれば、ポンプロスを減少させることができ、この結果、違和感なく減速リッチスパイクを完了させることができる。このため本発明によれば、減速リッチスパイクによりドライバビリティが損なわれることをさらに抑制できる。
【００１４】
また本発明は前記筒内圧制御手段が、前記エンジンが備える圧縮比を可変にする可変圧縮比機構、または前記エンジンが備える吸気弁の弁特性を可変にする可変動弁機構を制御対象として、前記筒内圧を制御する構成であってもよい。
すなわち圧縮比を下げることで筒内圧を制御するという観点から、圧縮比を下げることが可能な制御対象として、具体的には例えば可変圧縮比機構や可変動弁機構を制御対象として筒内圧を制御することもできる。
【００１５】
また本発明は前記エンジンの回転数に応じて、前記所定の圧力を可変とする所定圧変更手段をさらに備える構成であってもよい。
ここで、エンジンの回転数が高くなれば圧縮膨張行程の時間が短くなり、この結果、噴射燃料が燃焼しない条件も変化してくるところ、本発明によれば、さらに噴射燃料が燃焼しない条件を確実に作り出すことができる。
【００１６】
また本発明は前記エンジンが、さらに前記エンジンのピストン下方から気筒内にオイルを噴射するオイルジェットと、該オイルジェットからのオイル噴射を許可、禁止するオイルジェット切替手段とを有して構成されるオイルジェット装置を備えるとともに、前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記エンジンの筒内圧が、前記エンジンのクランクケース内圧よりも低い所定値以下となった場合に、オイル噴射を停止させるように前記オイルジェット切替手段を制御するオイルジェット停止制御手段をさらに備える構成であってもよい。
ここで、圧縮端の筒内圧を所定の圧力以下に制御した場合には筒内の負圧が増大することから、オイル上がりによるオイル消費の増大が懸念される。これに対して本発明によれば、オイル消費を量の観点から低減することができる。
【００１７】
また本発明は前記エンジンのクランクケース内を、前記エンジンの吸気系のうち、該吸気系に設けられたスロットル弁よりも上流側の部分と、下流側の部分とに連通する連通路を備えるとともに、前記クランクケース内との連通を、前記吸気系のうち、前記スロットル弁よりも上流側の部分と、下流側の部分との間で切り替えるＰＣＶ切替手段を備えるＰＣＶ装置が前記エンジンにさらに設けられており、前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記クランクケース内との連通を前記吸気系のうち、前記スロットル弁よりも上流側の部分から、下流側の部分に切り替えるように前記ＰＣＶ切替手段を制御するＰＣＶ切替制御手段をさらに備える構成であってもよい。
またオイル上がりは筒内圧がクランクケース内圧よりも低くなることで起きるところ、本発明によれば、オイル消費を状態の観点から低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば圧縮着火式のエンジンにおいて、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１Ａで実現されている本実施例に係るエンジンの制御装置をエンジン５０など関連する各構成とともに模式的に示す図である。吸気系１０は、エアフロメータ１１と、インタークーラ１２と、ディーゼルスロットル（空気量調節手段に相当）１３と、インテークマニホールド１４と、Ｉ／Ｃバイパスバルブ１５と、Ｉ／Ｃバイパス路１６とを有して構成されている。エアフロメータ１１はエアフロセンサと大気温センサとを有して構成されており、吸入空気量を計測するとともに計測した吸入空気量に応じた信号を出力する。インタークーラ１２は過給機３０によって圧縮された吸気を冷却する。ディーゼルスロットル１３はＥＣＵ１Ａの制御のもと、図示しないアクチュエータによって開閉駆動し、吸入空気量を調節する。インテークマニホールド１４はエンジン５０の各気筒に吸気を分配する。Ｉ／Ｃバイパスバルブ１５はＥＣＵ１Ａの制御のもと、インタークーラ１２故障時等に吸気の流通先をインタークーラ１２からＩ／Ｃバイパス路１６に切り替える。Ｉ／Ｃバイパス路１６はインタークーラ１２を迂回するように吸気を流通させる。
【００２１】
排気系２０は、エキゾーストマニホールド２１と、ＮＯｘ触媒２２とを有して構成されている。エキゾーストマニホールド２１は、各気筒からの排気を下流側で一つの排気通路に合流させる。ＮＯｘ触媒２２は、内部流路の壁面上にアルミナからなる担体の層を備えている。また担体上には、バリウム（Ｂａ）と白金（Ｐｔ）が担持され、これにＯ2 ストレージ能力のあるセリア（Ｃｅ2 Ｏ3 ）が添加されている。なお、ＮＯｘ触媒２２は、例えば、アルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して構成することができる。
【００２２】
過給機３０は可変容量型ターボチャージャであり、コンプレッサ部３１と、タービン部３２とを有して構成されている。過給機３０は、図示しないコンプレッサホイールを収納するコンプレッサ部３１が吸気系１０に、図示しないタービンホイール３２を収納するタービン部３２が排気系２０に、夫々介在するようにして配設されている。コンプレッサホイールとタービンホイールとは回転軸で連結されており、タービンホイールが排気によって駆動されると、回転軸を介してコンプレッサホイールが駆動し吸気を圧縮する。また過給機３０はタービン部３２に図示しないバリアブルノズル（以下、ＶＮと称す）を備えている。ＶＮはＥＣＵ１Ａの制御のもと、タービン容量を変更する。
【００２３】
排気還流系４０はＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲクーラ４２と、ＥＧＲバルブ（ＥＧＲ率変更手段に相当）４３とを有して構成されている。ＥＧＲ通路４１は吸気系１０と排気系２０とを連通している。ＥＧＲ通路４１は本実施例では具体的にはインテークマニホールド１４の上流側の集合部分とエキゾーストマニホールド２１の下流側の集合部分とを連通している。ＥＧＲクーラ４２は還流される排気を冷却する。ＥＧＲバルブ４３はＥＣＵ１Ａの制御のもと、ＥＧＲ通路４１の開度を変更し、還流される排気の量を調節する。これによりＥＧＲ率が変更される。なお、排気還流系４０は例えばエンジン５０の気筒毎に設けられてもよい。
【００２４】
エンジン５０は圧縮着火式のディーゼルエンジンであり、各気筒５１に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５２を備えている。各燃料噴射弁５２は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）５３と接続されている。コモンレール５３は、図示しない燃料供給管を介して燃料ポンプ（図示省略）と連通している。燃料ポンプから吐出された燃料はコモンレール５３へ供給され、コモンレール５３で所定圧まで蓄圧されて各気筒５１の燃料噴射弁５２へ分配される。そして、燃料噴射弁５２に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁５２が開弁し、これにより燃料噴射弁５２から気筒５１内へ燃料が噴射される。気筒５１内に噴射された燃料は着火に適した筒内温度および筒内圧で自己着火（圧縮着火）する。エンジン５０には、クランク角センサ１０１やエンジン５０の冷却水温を検出するための水温センサ１０２など各種のセンサが配設されている。
【００２５】
エンジン５０は、ピストン下方から気筒内にオイルを噴射するオイルジェット装置６０を備えている（図２参照）。このオイルジェット装置６０はオイルジェット６１と、オイルジェット切替弁（オイルジェット切替手段に相当）６２とを有して構成されている。エンジン５０では、オイルジェット６１から噴射されたオイルがピストン５４やボア５５の冷却および潤滑を促進する。オイルジェット切替弁６２はリリーフ弁であり、ＥＣＵ１Ａの制御のもと、流路を切り替えてオイルポンプ５６が吐出するオイルをリリーフすることで、オイルジェット６１からのオイル噴射を禁止する。またオイルジェット切替弁６２は、ＥＣＵ１Ａの制御のもと、流路を切り替えてオイルポンプ５６が吐出するオイルをオイルジェット６１に到達させることで、オイルジェット６１からのオイル噴射を許可する。
【００２６】
またエンジン５０は、吸気側ＶＶＴ（Variable Valve Timing）７０を有して構成されている（図３参照）。吸気側ＶＶＴ７０は、吸気弁５７の作用角（開弁期間）及びバルブリフト量を変更するための構成であり、コントロールシャフト７１と、接続アーム７２と、摺接アーム７３と、揺動カム７４とを有して構成されている。吸気側ＶＶＴ７０では、ＥＣＵ１Ａの制御のもと、コントロールシャフト７１を適宜回動させることにより、バルブリフト量及び作用角を連続的に可変にすることができる。本実施例では吸気側ＶＶＴ７０で可変動弁機構が実現されている。なお、可変動弁機構は排気弁のバルブ特性を可変にする機構を含む構成であってもよい。また可変動弁機構は、少なくとも吸気弁５７のバルブ特性を可変にすることが可能な適宜の構造からなる可変動弁機構であってよい。
【００２７】
またエンジン５０にはＰＣＶ装置８０が設けられている（図４参照）。ＰＣＶ装置８０はエンジン５０のクランクケース内５８から吸気系１０にブローバイガスを流通させるための構成である。ＰＣＶ装置８０はクランクケース内５８と、吸気系１０のうち、ディーゼルスロットル１３よりも上流側の部分（本実施例では具体的にはエアフロメータ１１とコンプレッサ部３１との間の部分）とを連通する第１の連通路８１を備えている。またＰＣＶ装置８０は第１の連通路８１から分岐し、クランクケース内５８と、吸気系１０のディーゼルスロットル１３よりも下流側の部分（本実施例では具体的にはインテークマニホールド１４）とを連通する第２の連通路８２を備えている。さらにＰＣＶ装置８０は第１の連通路８１と第２の連通路８２との合流地点にＰＣＶ切替バルブ（ＰＣＶ切替手段に相当）８３を備えている。ＰＣＶ切替バルブ８３はＥＣＵ１Ａの制御のもと、クランクケース内５８との連通を吸気系１０のうち、ディーゼルスロットル１３よりも上流側の部分と、下流側の部分との間で切り替える。
【００２８】
またエンジン５０は可変圧縮比装置９０を備えている（図５参照）。可変圧縮比装置９０は上部ブロック５９ａ、下部ブロック５９ｂおよびアクチュエータ９１で構成されている。エンジン５０では、シリンダブロック５９が上部ブロック５９ａと下部ブロック５９ｂとからなっており、また上部ブロック５９ａと下部ブロック５９ｂとの間にアクチュエータ９１が設けられている。アクチュエータ９１はＥＣＵ１Ａの制御のもと、上部ブロック５９ａを下部ブロック５９ｂに対して上下方向に移動させる。上部ブロック５９ａを上方に移動させると、燃焼室の容積が大きくなるため圧縮比が小さくなる。逆に上部ブロック５９ａを下方に移動させると、燃焼室の容積が小さくなるため圧縮比が大きくなる。なお、可変圧縮比機構は可変圧縮比装置９０に限られず、圧縮比を可変にすることが可能な適宜のものであってよい。
【００２９】
ＥＣＵ１Ａは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１Ａは主にエンジン５０を制御するように構成されており、本実施例では具体的には燃料噴射弁５２や燃料ポンプのほか、ディーゼルスロットル１３や、Ｉ／Ｃバイパスバルブ１５や、過給機３０や、ＥＧＲバルブ４３や、オイルジェット用切替弁６２や、吸気側ＶＶＴ７０や、ＰＣＶ切替バルブ８３や、アクチュエータ９１などを制御するように構成されている。これら制御対象はＥＣＵ１Ａに電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１Ａにはエアフロメータ１１や、クランク角センサ１０１や、水温センサ１０２のほか、図示しない筒内圧センサやクランクケース内圧センサなどの各種のセンサが電気的に接続されている。ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成である。ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、ＥＣＵ１Ａでは各種の制御手段や判定手段や検出手段や算出手段などが機能的に実現される。
【００３０】
この点、本実施例では以下に示すＥＧＲ率制御手段と、筒内圧制御手段とがＥＣＵ１Ａで機能的に実現される。ＥＧＲ率制御手段は、減速リッチスパイクの実行に応じて、ＥＧＲ通路４１の開度を小さく変更するようにＥＧＲバルブ４３を制御する。この点、ＥＧＲ率制御手段は本実施例ではさらに具体的にはＥＧＲ通路４１を遮蔽するようにＥＧＲバルブ４３を制御するように構成されている。
筒内圧制御手段は、減速リッチスパイクの実行に応じて、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御する。また筒内圧制御手段は本実施例では具体的にはディーゼルスロットル１３を制御対象として、筒内圧の制御をするように構成されている。
【００３１】
次にＥＣＵ１Ａの動作を図６に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ１Ａでは、図６のフローチャートに示す処理がごく短い時間間隔で繰り返し実行される。ＥＣＵ１Ａは減速リッチスパイクの実行条件が成立したか否か、或いは成立しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。本実施例では具体的には減速フューエルカット運転になったか否かを判定することで、減速リッチスパイクの実行条件が成立したか否かを判定する。減速フューエルカット運転になったか否かは、例えば所定のエンジン回転数ＮＥ以上で、アクセルＯＦＦになったか否かで判定することができる。
【００３２】
但しこれに限られず、減速リッチスパイクの実行条件が成立したか否かは、減速フューエルカット運転になったか否かの判定を含め、適宜の条件であってよい。例えば減速フューエルカット運転になったと判定した場合に、さらに前回ＮＯｘ還元を行ってから所定の期間が経過したか否かを判定し、所定期間が経過したと判定した場合に、減速リッチスパイクの実行条件が成立したと判定してもよい。また、例えば減速フューエルカット運転になったと判定した場合に、さらに推定したＮＯｘ触媒２２のＮＯｘ吸蔵量が所定値を超えたか否かを判定し、所定値を超えたと判定した場合に、減速リッチスパイクの実行条件が成立したと判定してもよい。
【００３３】
また本ステップでは、減速リッチスパイク実行フラグがＯＮであるか否かを判定することで、減速リッチスパイク実行条件が成立しているか否かを判定する。そして減速リッチスパイク実行フラグがＯＮである場合には、ステップＳ１１で肯定判定される。ステップＳ１１で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ａは減速リッチスパイク実行フラグをＯＮにする（ステップＳ１２）。これにより、減速リッチスパイクの実行条件が成立する。ステップＳ１２に続いて、ＥＣＵ１Ａは減速フューエルカット運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。本ステップで肯定判定されることにより、減速リッチスパイクが継続されることになる。ステップＳ１１またはＳ１３で否定判定であれば、減速リッチスパイク実行フラグをＯＦＦにする（ステップＳ１７）。
【００３４】
一方、ステップＳ１３で肯定判定であれば、ステップＳ１４でＥＣＵ１ＡはＥＧＲ通路４１を遮蔽するようにＥＧＲバルブ４３を制御する（ＥＧＲバルブ４３閉）。ＥＧＲバルブ４３は一般に減速フューエルカット運転時でも次の加速に備えるために開かれたままとなっているところ、これにより、ディーゼルスロットル１３で筒内圧を負圧にすることが可能になる。ステップＳ１４に続いて、ＥＣＵ１Ａはディーゼルスロットル１３を制御することで圧縮端の筒内圧を制御する（ステップＳ１５）。本ステップでＥＣＵ１Ａは具体的にはディーゼルスロットル１３を閉じ側に制御して吸気を絞る。またこのとき前述のステップＳ１３でＥＧＲバルブ４３を閉じていることから、圧縮端の筒内圧を負圧に制御することができ、これにより圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御できる。ステップＳ１５に続いてＥＣＵ１Ａは筒内に燃料を噴射する（ステップＳ１６）。これにより減速リッチスパイクが行われる。
【００３５】
図７は減速リッチスパイク時に噴射燃料の燃焼を抑制可能な圧縮端の筒内圧の一例を模式的に示す図である。図６に示すフローチャートのステップＳ１５でディーゼルスロットル１３を制御する際、ＥＣＵ１Ａは具体的には図７に示す範囲内に筒内圧が収まるようにディーゼルスロットル１３を制御する。図７に示すように、噴射燃料が燃焼することを抑制可能な圧縮端の筒内圧の上限値（Ｐｍａｘ）はそのときの筒内温度に応じて異なってくる。したがって、圧縮端の筒内圧を制御すれば、噴射燃料が燃焼することを抑制し得るところ、その筒内圧が図７に示す範囲外であった場合には噴射燃料が燃焼してしまうことになる。
【００３６】
これに対してＥＣＵ１Ａは、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力（ここでは図７に示す上限値を示す線の圧力）以下になるように圧縮端の筒内圧を制御するので、すなわち図７に示す範囲内になるように圧縮端の筒内圧を制御するので、噴射燃料の燃焼を好適に抑制することができる。そして、図７に示す範囲は例えば台上試験で求めることができ、またＲＯＭにマップデータとして予め格納しておくことができる。
【００３７】
また図７に示す範囲内になるように圧縮端の筒内圧を制御するにあたっては、例えば水温センサ１０２の出力やエンジン５０の運転状態に基づき筒内温度を推定するとともに、推定した筒内温度に対応する図７に示す範囲内の所定の筒内圧に圧縮端の筒内圧を制御することで行うことができる。そしてこの場合の所定の筒内圧もマップデータなどで予め設定およびＲＯＭに格納しておくことができる。例えば推定した筒内温度に対応する図７に示す範囲内の筒内圧のうち、より大きい筒内圧に所定の筒内圧を設定すれば、筒内圧の減少度合いを小さく済ますことができる。また、推定した筒内温度に対応する図７に示す範囲内の筒内圧のうち、より小さい筒内圧に所定の筒内圧を設定すれば、推定誤差やばらつきなどの影響があっても確実に噴射燃料の燃焼を抑制することができる。
また筒内圧の制御は筒内温度の制御と比較して応答性の面で有利である。すなわち、筒内圧を制御するＥＣＵ１Ａによれば、制御を実行した次のサイクルから条件を変更することができる。このため筒内圧を制御するＥＣＵ１Ａは時間の限られた減速リッチスパイクに特に適している。
【００３８】
なお、筒内圧制御手段はディーゼルスロットル１３を制御する代わりに、例えば吸気側ＶＶＴ７０を制御することで、圧縮端の筒内圧を制御してもよい。具体的には、吸気弁５８の閉弁タイミングを遅らせ、圧縮工程においても吸気弁５８が開いた状態になるように吸気側ＶＶＴ７０を制御すれば、筒内に吸気された空気がピストン５５の上昇に伴い吸気系１０に排出されることから、筒内圧の上昇を抑制できる。このように吸気側ＶＶＴ７０を制御対象として筒内圧を制御すれば、エンジン５０の実圧縮比を低くすることができ、以って所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御することができる。
【００３９】
一方、このように吸気側ＶＶＴ７０を制御しても、Ｉ／Ｃバイパスバルブ１５をＩ／Ｃバイパス路１６側へ切り替えた場合を含め、インタークーラ１２の故障等で吸気温度が通常より高い場合には、筒内圧が上がってしまい、噴射燃料が燃焼してしまうことも考えられる。すなわちこのような場合には、吸気側ＶＶＴ７０を制御するだけでは筒内圧力を十分に下げることが困難なことも考えられる。そこでこのような場合には、さらにディーゼルスロットル１３を閉じることでインテークマニホールド１４を負圧にし、筒内から吸気系１０に空気が排出され易くなるようにすることが好適である。インタークーラ１２の故障等で吸気温度が通常より高い場合は、例えばインテークマニホールド１４における温度が外気温度とインタークーラ１２の能力から算出される温度と比較して高い場合として検出することができる。
【００４０】
また筒内圧制御手段はディーゼルスロットル１３を制御する代わりに、例えば可変圧縮比装置９０を制御することで、圧縮端の筒内圧を制御してもよい。具体的にはアクチュエータ９１を制御して上部ブロック５９ａを上方に移動させることで、圧縮比を下げることができ、これにより所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御することができる。
このようにＥＣＵ１Ａは、圧縮着火式のエンジン５０において、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができる
【実施例２】
【００４１】
本実施例に係るＥＣＵ１Ｂは、エンジン５０の回転数ＮＥに応じて、所定の圧力を可変とする所定圧変更手段をさらに備えている点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。なお、ＥＣＵ１Ｂに関連する各構成はＥＣＵ１Ａの場合と同じとなっている。このため本実施例ではＥＣＵ１Ｂその他関連する各構成については図示省略する。また、所定圧変更手段はＥＣＵ１ＡのＲＯＭに格納されたプログラムやマップデータを変更することで実現できる。
【００４２】
次にＥＣＵ１Ｂの動作を図８に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートは図示のようにステップＳ２１およびＳ２２が追加されている点以外、図６に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にこれらステップＳ２１およびＳ２２について詳述する。ステップＳ１４に続いて、ＥＣＵ１Ｂは回転数ＮＥを検出するとともに（ステップＳ２１）、検出した回転数ＮＥに基づいて適用するマップデータを決定する（ステップＳ２２）。そしてステップＳ１５では、ステップＳ２２で決定したマップデータに基づき、筒内圧の制御が行われる。
【００４３】
図９は減速リッチスパイク時に噴射燃料の燃焼を抑制可能な圧縮端の筒内圧の一例を回転数ＮＥに応じて模式的に示す図である。図９に示すように、噴射燃料の燃焼を抑制できる圧縮端の筒内圧の上限値は、回転数ＮＥに応じて変化する。このため例えば１０００ｒｐｍで上限値付近の筒内圧になるように筒内圧の制御をしていた場合には、回転数ＮＥが４０００ｒｐｍに上昇した場合に、上限値を超えてしまい、この結果、噴射燃料が燃焼してしまうことになる。
これに対して本実施例ではＥＣＵ１Ｂが、回転数ＮＥに応じて適用するマップデータを決定することで、噴射燃料が燃焼しない条件を確実に作り出すことができる。これにより、噴射燃料の燃焼を確実に抑制することができる。
このようにＥＣＵ１Ｂは、ＥＣＵ１Ａと比較して回転数ＮＥが変化した場合であっても、圧縮着火式のエンジン５０において、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができる。
【実施例３】
【００４４】
本実施例に係るＥＣＵ１Ｃは、減速リッチスパイクの実行に応じて、容量が大きくなるように可変容量型過給機である過給機３０を制御する過給機制御手段をさらに備えている点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。なお、ＥＣＵ１Ｃに関連する各構成はＥＣＵ１Ａの場合と同じとなっている。このため本実施例ではＥＣＵ１Ｃその他関連する各構成については図示省略する。また、過給機制御手段は、ＥＣＵ１ＡのＲＯＭに格納されたプログラムを変更することで実現できる。また、ＥＣＵ１Ｂに対して過給機制御手段をさらに備えることも可能である。
【００４５】
次にＥＣＵ１Ｃの動作を図１０に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートは図示のようにステップＳ３１が追加されている点以外、図６に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にステップＳ３１について詳述する。ステップＳ１５に続いて、ＥＣＵ１Ｂは容量が大きくなるように過給機３０を制御する（ステップＳ３１）。このときＥＣＵ１Ｂは具体的には過給機３０のＶＮを開き側に制御することで、容量が大きくなるように過給機３０を制御する。
【００４６】
図１１はエンジン５０のＰＶ線図をインジケータ線図で示す図であり、具体的にはディーゼルスロットル１３で吸気を絞ったときの状態変化を図１１（ａ）で、図１１（ａ）に対してさらに過給機３０のＶＮを開き側に制御したときの状態変化を図１１（ｂ）でそれぞれ示している。ディーゼルスロットル１３で吸気を絞ったときには、下死点の筒内圧である圧力Ｐｂが低下する。一方、筒内残留圧である圧力Ｐ４と圧力Ｐｂとで囲われた部分の面積Ｓ１はポンプロスの大きさを示すことから、圧力Ｐｂが低下するとポンプロスが増大することになる。このときには減速感が大きくなるため、車両のドライバビリティが損なわれてしまう。
【００４７】
これに対して本実施例では、過給機３０のＶＮを開き側に制御することで、筒内残留圧Ｐ４を低下させることができる。これにより、ポンプロスの大きさを示す面積Ｓ２を図１１（ａ）に示す面積Ｓ１と同等にすることができ、この結果、違和感なく減速リッチスパイクを完了させることができる。したがって、減速リッチスパイクによりドライバビリティが損なわれることを抑制できる。
このようにＥＣＵ１Ｃは、圧縮着火式のエンジン５０において、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができ、またＥＣＵ１Ａと比較して減速リッチスパイクによりドライバビリティが損なわれることをさらに抑制できる。
【実施例４】
【００４８】
本実施例に係るＥＣＵ１Ｄは、減速リッチスパイクの実行に応じて、オイル噴射を停止させるようにオイルジェット切替弁６２を制御するオイルジェット停止制御手段をさらに備えている点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。このオイルジェット停止制御手段は本実施例ではさらにエンジン５０の筒内圧が、エンジン５０のクランクケース内圧よりも低い所定値以下になった場合に、オイル噴射を停止させるようにオイルジェット切替弁６２を制御するよう構成されている。なお、ＥＣＵ１Ｄに関連する各構成はＥＣＵ１Ａの場合と同じとなっている。このため本実施例ではＥＣＵ１Ｄその他関連する各構成については図示省略する。また、オイルジェット停止制御手段は、ＥＣＵ１ＡのＲＯＭに格納されたプログラムを変更することで実現できる。また、ＥＣＵ１ＢやＥＣＵ１Ｃに対してオイルジェット停止制御手段をさらに備えることも可能である。
【００４９】
次にＥＣＵ１Ｄの動作を図１２に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートは図示のようにステップＳ４１、Ｓ４２およびＳ４３が追加されている点以外、図６に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にこれらステップＳ４１、Ｓ４２およびＳ４３について詳述する。ステップＳ１５に続いて、ＥＣＵ１Ｄは筒内圧とクランクケース内圧とを検出し（ステップＳ４１）、筒内圧がクランクケース内圧よりも低く、且つ所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。否定判定であれば、ステップＳ１６に進む。一方、ステップＳ４２で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ｄはオイル噴射を停止させるようにオイルジェット切替弁６２を制御する（ステップＳ４３）。
【００５０】
ここで、減速リッチスパイク実行時には燃焼を伴わないので、筒内温度も特段上がることはない。このためオイルジェット６１でピストンやボアを冷却および潤滑する必要性は低く、オイルジェット６１からのオイル噴射を停止しても、焼付き等が発生することもない。これに対してＥＣＵ１Ｄは、オイルジェット６１からのオイル噴射を停止しピストン５５やボア５６に供給するオイルをなくすことで、負圧になっている筒内にオイルが吸われ、この結果、オイル消費が増大することを防止できる。すなわちオイル消費の増大を量の観点から低減することができる。
このようにＥＣＵ１Ｄは、圧縮着火式のエンジン５０において、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができ、またＥＣＵ１Ａと比較してさらにオイル消費が増大することを量の観点から低減できる。
【実施例５】
【００５１】
本実施例に係るＥＣＵ１Ｅは、減速リッチスパイクの実行に応じて、クランクケース内５８との連通を吸気系１０のうち、ディーゼルスロットル１３よりも上流側の部分から、下流側の部分に切り替えるようにＰＣＶ切替バルブ８３を制御するＰＣＶ切替制御手段を備えている点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。なお、ＥＣＵ１Ｅに関連する各構成はＥＣＵ１Ａの場合と同じとなっている。このため本実施例ではＥＣＵ１Ｅその他関連する各構成については図示省略する。またオイルジェット停止制御手段は、ＥＣＵ１ＥのＲＯＭに格納されたプログラムを変更することで実現できる。またＥＣＵ１Ｂ、ＥＣＵ１ＣまたはＥＣＵ１Ｄに対してＰＣＶ切替制御手段をさらに備えることも可能である。
【００５２】
次にＥＣＵ１Ｅの動作を図１３に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートは図示のようにステップＳ５１が追加されている点以外、図６に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にステップＳ５１について詳述する。ステップＳ１５に続いて、ＥＣＵ１Ｅはクランクケース内５８との連通をインテークマニホールド１４に切り替えるようにＰＣＶ切替バルブ８３を制御する（ステップＳ５１）。これにより、クランクケース５８の内圧が低下するため、筒内圧とクランクケース内圧の圧力差をなくすことができる。したがってオイル消費の増大を状態の観点から低減することができる。
このようにＥＣＵ１Ｅは、圧縮着火式のエンジン５０において、減速リッチスパイク時に噴射燃料が燃焼することを素早く、且つ確実に抑制することができ、またＥＣＵ１Ａと比較してさらにオイル消費が増大することを状態の観点から低減できる。
【００５３】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えばＥＧＲ率制御手段は、上述の実施例に限られず、ＥＧＲの応答遅れを考慮し、減速リッチスパイクの実行条件が成立する前に（例えばＥＧＲの応答遅れに相当する所定時間前の時点で）ＥＧＲ率変更手段を制御してもよい。
また、筒内圧制御手段やＥＧＲ率制御手段や所定圧変更手段や過給機制御手段やＰＣＶ切替制御手段はＥＣＵ１で実現することが合理的であるが、例えばその他の電子制御装置や専用の電子回路などのハードウェアやこれらの組み合わせによって実現されてもよい。この点、本発明のエンジンの制御装置は例えば複数の電子制御装置や電子制御装置と電子回路等のハードウェアとの組み合わせで実現されてもよい。すなわち、本発明のエンジンの制御装置は例えば分散制御的な態様で実現されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ＥＣＵ１Ａを関連する各構成とともに模式的に示す図である。
【図２】オイルジェット装置６０を模式的に示す図である。
【図３】吸気側ＶＶＴ７０を模式的に示す図である。
【図４】ＰＣＶ装置８０を模式的に示す図である。
【図５】可変圧縮比装置９０を模式的に示す図である。
【図６】ＥＣＵ１Ａの動作をフローチャートで示す図である。
【図７】噴射燃料の燃焼を抑制可能な圧縮端の筒内圧の一例を模式的に示す図である。
【図８】ＥＣＵ１Ｂの動作をフローチャートで示す図である。
【図９】噴射燃料の燃焼を抑制可能な圧縮端の筒内圧の一例を回転数ＮＥに応じて模式的に示す図である。
【図１０】ＥＣＵ１Ｃの動作をフローチャートで示す図である。
【図１１】エンジン５０のＰＶ線図をインジケータ線図で示す図である。
【図１２】ＥＣＵ１Ｄの動作をフローチャートで示す図である。
【図１３】ＥＣＵ１Ｅの動作をフローチャートで示す図である。
【図１４】実験により得たアレニウスプロットを示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ ＥＣＵ
１３ ディーゼルスロットル
２２ ＮＯｘ触媒
３０ 過給機
４３ ＥＧＲバルブ
５０ エンジン
５２ 燃料噴射弁
６０ オイルジェット装置
７０ 吸気側ＶＶＴ
８０ ＰＣＶ装置
９０ 可変圧縮比装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減速フューエルカット運転時に筒内に燃料を噴射する減速リッチスパイクを行う圧縮着火式のエンジンにつき、
前記減速リッチスパイクの実行に応じて、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御する筒内圧制御手段を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンに排気を還流するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の開度を変更するＥＧＲ率変更手段とがさらに設けられており、
前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記ＥＧＲ通路の開度を小さく変更するように前記ＥＧＲ率変更手段を制御するＥＧＲ率制御手段をさらに備えるとともに、
前記筒内圧制御手段が、前記エンジンの吸気系に設けられた空気量調節手段を制御対象として、前記筒内圧を制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２項記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンが可変容量型過給機付きのエンジンであり、
前記減速リッチスパイクの実行に応じて、容量が大きくなるように前記可変容量型過給機を制御する過給機制御手段をさらに備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１記載のエンジンの制御装置であって、
前記筒内圧制御手段が、前記エンジンが備える圧縮比を可変にする可変圧縮比機構、または前記エンジンが備える吸気弁の弁特性を可変にする可変動弁機構を制御対象として、前記筒内圧を制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれか１項記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンの回転数に応じて、前記所定の圧力を可変とする所定圧変更手段をさらに備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンが、さらに前記エンジンのピストン下方から気筒内にオイルを噴射するオイルジェットと、該オイルジェットからのオイル噴射を許可、禁止するオイルジェット切替手段とを有して構成されるオイルジェット装置を備えるとともに、
前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記エンジンの筒内圧が、前記エンジンのクランクケース内圧よりも低い所定値以下となった場合に、オイル噴射を停止させるように前記オイルジェット切替手段を制御するオイルジェット停止制御手段をさらに備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンのクランクケース内を、前記エンジンの吸気系のうち、該吸気系に設けられたスロットル弁よりも上流側の部分と、下流側の部分とに連通する連通路を備えるとともに、前記クランクケース内との連通を、前記吸気系のうち、前記スロットル弁よりも上流側の部分と、下流側の部分との間で切り替えるＰＣＶ切替手段を備えるＰＣＶ装置が前記エンジンにさらに設けられており、
前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記クランクケース内との連通を前記吸気系のうち、前記スロットル弁よりも上流側の部分から、下流側の部分に切り替えるように前記ＰＣＶ切替手段を制御するＰＣＶ切替制御手段をさらに備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項１】
減速フューエルカット運転時に筒内に燃料を噴射する減速リッチスパイクを行う圧縮着火式のエンジンにつき、
前記減速リッチスパイクの実行に応じて、圧縮端の筒内温度に対応した所定の圧力以下になるように圧縮端の筒内圧を制御する筒内圧制御手段を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンに排気を還流するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の開度を変更するＥＧＲ率変更手段とがさらに設けられており、
前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記ＥＧＲ通路の開度を小さく変更するように前記ＥＧＲ率変更手段を制御するＥＧＲ率制御手段をさらに備えるとともに、
前記筒内圧制御手段が、前記エンジンの吸気系に設けられた空気量調節手段を制御対象として、前記筒内圧を制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２項記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンが可変容量型過給機付きのエンジンであり、
前記減速リッチスパイクの実行に応じて、容量が大きくなるように前記可変容量型過給機を制御する過給機制御手段をさらに備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１記載のエンジンの制御装置であって、
前記筒内圧制御手段が、前記エンジンが備える圧縮比を可変にする可変圧縮比機構、または前記エンジンが備える吸気弁の弁特性を可変にする可変動弁機構を制御対象として、前記筒内圧を制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれか１項記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンの回転数に応じて、前記所定の圧力を可変とする所定圧変更手段をさらに備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンが、さらに前記エンジンのピストン下方から気筒内にオイルを噴射するオイルジェットと、該オイルジェットからのオイル噴射を許可、禁止するオイルジェット切替手段とを有して構成されるオイルジェット装置を備えるとともに、
前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記エンジンの筒内圧が、前記エンジンのクランクケース内圧よりも低い所定値以下となった場合に、オイル噴射を停止させるように前記オイルジェット切替手段を制御するオイルジェット停止制御手段をさらに備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンのクランクケース内を、前記エンジンの吸気系のうち、該吸気系に設けられたスロットル弁よりも上流側の部分と、下流側の部分とに連通する連通路を備えるとともに、前記クランクケース内との連通を、前記吸気系のうち、前記スロットル弁よりも上流側の部分と、下流側の部分との間で切り替えるＰＣＶ切替手段を備えるＰＣＶ装置が前記エンジンにさらに設けられており、
前記減速リッチスパイクの実行に応じて、前記クランクケース内との連通を前記吸気系のうち、前記スロットル弁よりも上流側の部分から、下流側の部分に切り替えるように前記ＰＣＶ切替手段を制御するＰＣＶ切替制御手段をさらに備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２４８６５（Ｐ２０１０−２４８６５Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８４３１４（Ｐ２００８−１８４３１４）
【出願日】平成２０年７月１５日（２００８．７．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１５日（２００８．７．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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