内燃機関の燃料噴射制御装置
【課題】触媒での排気浄化を良好に行いつつ、ドライバビリティや騒音の悪化を防止する。
【解決手段】プレ噴射への配分割合ratioを1.0とし補正後プレ噴射量Qpmodを算出する(S10)。補正後プレ噴射量Qpmodがプレ単独補正下限Qpsminより大きければ、プレ噴射への配分割合ratioを1.0とし、補正後メイン噴射量Qmmodを補正前メイン噴射量Qmとする(S12,S14-S16)。プレ単独補正下限Qpsmin以下であれば、補正後プレ噴射量Qpmodを算出する(S12,S18)。プレ噴射量下限Qpminより大きければ、補正後メイン噴射量Qmmodを算出する(S20,S22)。プレ噴射量下限Qpmin以下であれば、補正後プレ噴射量Qpmodをプレ噴射量下限Qpminとし、プレ噴射への配分割合ratioと補正後メイン噴射量Qmmodを算出する(S20,S24-S26)。
【解決手段】プレ噴射への配分割合ratioを1.0とし補正後プレ噴射量Qpmodを算出する(S10)。補正後プレ噴射量Qpmodがプレ単独補正下限Qpsminより大きければ、プレ噴射への配分割合ratioを1.0とし、補正後メイン噴射量Qmmodを補正前メイン噴射量Qmとする(S12,S14-S16)。プレ単独補正下限Qpsmin以下であれば、補正後プレ噴射量Qpmodを算出する(S12,S18)。プレ噴射量下限Qpminより大きければ、補正後メイン噴射量Qmmodを算出する(S20,S22)。プレ噴射量下限Qpmin以下であれば、補正後プレ噴射量Qpmodをプレ噴射量下限Qpminとし、プレ噴射への配分割合ratioと補正後メイン噴射量Qmmodを算出する(S20,S24-S26)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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トルク増加の補正を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（ＤＰＦ）や、炭化水素（ＴＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を捕集或いは酸化還元する酸化触媒（ＤＯＣ）、ＮＯｘトラップ触媒（ＮＴＣ）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。
【０００３】
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ないことがある。
【０００４】
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。
【０００５】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００９／０９０９４１ Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本願発明者の実験によると、図７に示すように、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ポスト噴射を行うことでも（白抜き記号）、プレ噴射或いはメイン噴射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主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メイン噴射以前のプレ噴射或いはメイン噴射で燃焼される持ち越し燃料の発生が確認された。
【０００８】
このように、持ち越し燃料の発生は、次行程のプレ噴射及びメイン噴射の熱発生量を増加させ、熱発生量の増加はエンジンのトルクの上昇や燃焼音の増加に繋がり、ポスト噴射の有無でトルク変化が発生しドライバビリティを悪化させるとともに騒音を増大させることとなる。
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、触媒での排気浄化を良好に行いつつ、ドライバビリティや騒音の悪化を防止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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、燃料噴射手段からプレ噴射、前記プレ噴射よりも噴射量の多いメイン噴射及び排気系に未燃燃料を供給するポスト噴射を含む複数回の燃料噴射を順に実施可能な内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記ポスト噴射量に基づき、前記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、前記トルク増加量に基づき少なくとも次行程の前記プレ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。
【００１０】
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、前記トルク補正手段は、前記ポスト噴射量より算出される前記トルク増加量に基づいて、前記持ち越し燃料の全てが前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼時に燃焼可能である場合には、前記トルク増加量に応じて前記プレ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１或いは２において、前記トルク補正手段は、前記トルク増加量に基づき次行程の前記プレ噴射量と前記メイン噴射量とを補正可能であって、前記ポスト噴射量より算出される前記トルク増加量に基づいて、前記持ち越し燃料の全てが前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼時に燃焼不可能である場合には前記プレ噴射量に加え前記メイン噴射量の補正を行うことを特徴とする。
【００１１】
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１乃至３のいずれか１項において、前記トルク補正手段は、前記トルク増加量に基づき次行程の前記プレ噴射量と前記メイン噴射量とを補正可能であって、噴射量補正後の前記プレ噴射により噴射された燃料が燃焼可能である場合には前記プレ噴射量の補正によるトルク補正量をメイン噴射量の補正によるトルク補正量以上とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、ポスト噴射量に基づき、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プレ噴射量を補正するようにしているので、持ち越し燃料によるトルク増加量に基づきプレ噴射量を補正して、プレ噴射で発生するトルクを減少させ、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、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。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、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場合にはプレ噴射量のみ補正を行うようにしている。
このように、持ち越し燃料の全てがプレ噴射の燃焼期間中に燃焼可能である場合にトルク変化への寄与度が大きいプレ噴射を補正することで、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。
【００１４】
また、請求項３の発明によれば、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ことで、プレ噴射量を確保してプレ噴射の燃焼を確実に行うことが可能となり、メイン噴射の着火遅れを抑制することができる。よって、メイン噴射の着火遅れにより燃焼が急激に行われることに伴う燃焼音の悪化を防止することができる。
【００１５】
また、請求項４の発明によれば、噴射量補正後のプレ噴射により噴射された燃料が燃焼可能である場合にはプレ噴射量の補正によるトルク補正量をメイン噴射量の補正によるトルク補正量以上としており、プレ燃焼が成立する範囲においてなるべくトルク補正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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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。
【図２】ＥＣＵが実行する燃料噴射制御のフローチャートである。
【図３】ポスト噴射量とトルク増加量の関係を示す図である。
【図４】トルク増加量とプレ噴射補正量の関係を示す図である。
【図５】トルク増加量とメイン噴射量補正量の関係を示す図である。
【図６】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。
【図７】プレ噴射量と各噴射での熱発生量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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（ＣＰＵ）等を含んで構成される電子コントロールユニット（ＥＣＵ）（トルク補正手段）４０と電気的に接続されており、当該ＥＣＵ４０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。
【００２５】
ＥＣＵ４０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、ＥＣＵ４０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。
【００２６】
これより、ＥＣＵ４０は、各センサの検出値に基づき、燃料噴射ノズル２からのプレ噴射、メイン噴射及びアフタ噴射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、ＥＣＵ４０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膨張行程後期に燃料を燃焼室３に噴射するポスト噴射を制御する。
【００２７】
次にＥＣＵ４０での燃料噴射制御について説明する。
図２は、ＥＣＵ４０が実行する燃料噴射制御のフローチャートである。また、図３は、ポスト噴射量とトルク増加量の関係を示す図であり、横軸はポスト噴射量を、縦軸はトルク増加量ΔＴを示す。図４は、トルク増加量とプレ補正量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５は、トルク増加量とメイン補正量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３、４及び５は、それぞれ予め試験等で確認されＥＣＵ４０に記憶されている。図６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６は、予め試験にて図７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。
【００２８】
図２に示すルーチンは、ＮＯｘパージ処理、Ｓパージ処理或いはＰＭ燃焼処理時のポスト噴射の実施毎に行われる。
図２に示すように、ステップＳ１０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Ｓ１２に進む。
【００２９】
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：ポスト噴射の持ち越し燃料によるトルク増加量（ポスト噴射量に基づいて図３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４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Ｓ１２では、ステップＳ１０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より大きいか、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より大きければ、補正後プレ噴射量Ｑpmodで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４（Ｉ）の範囲であるとして、ステップＳ１４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４（ＩＩ）或いは（ＩＩＩ）の範囲であるとして、ステップＳ１８に進む。
【００３０】
ステップＳ１４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Ｓ１６に進む。
ステップＳ１６では、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、本ルーチンをリターンする。
【００３１】
また、ステップＳ１８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Ｓ２０に進む。
ratio＝Ｑpmod×α＋β・・・・・・・・・・（２）
α：図４の範囲（ＩＩ）の傾き（定数）
β：図４の範囲（ＩＩ）の切片（定数）
ステップＳ２０では、ステップＳ１８で算出された補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ噴射量下限Ｑpminより大きいか、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より大きければ、図４（ＩＩ）の範囲であるとして、ステップＳ２２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４（ＩＩＩ）の範囲であるとして、ステップＳ２４に進む。
【００３２】
ステップＳ２２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、本ルーチンをリターンする。
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Ｓ２４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Ｓ２６に進む。
【００３３】
ステップＳ２６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、本ルーチンをリターンする。
ratio＝（Ｑp−Ｑpmod）×ΔＴqm／ΔＴ・・・・・・・・・・（４）
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ポスト噴射量とトルク増加量ΔＴとの関係より、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より大きければ、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より大ければ、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。そして、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。
【００３４】
即ち、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より大きく、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６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。
【００３５】
従って、ポスト噴射量に基づき、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、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、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。
【００３６】
また、本実施形態では、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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３、４及び５では、噴射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とトルク増加量の関係を定義してもよい。
【００３９】
また、例えば、本実施形態では、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４（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。
【符号の説明】
【００４０】
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
４０ ＥＣＵ（トルク補正手段）
【技術分野】
【０００１】
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トルク増加の補正を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（ＤＰＦ）や、炭化水素（ＴＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を捕集或いは酸化還元する酸化触媒（ＤＯＣ）、ＮＯｘトラップ触媒（ＮＴＣ）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。
【０００３】
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ないことがある。
【０００４】
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。
【０００５】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００９／０９０９４１ Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本願発明者の実験によると、図７に示すように、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ポスト噴射を行うことでも（白抜き記号）、プレ噴射或いはメイン噴射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主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メイン噴射以前のプレ噴射或いはメイン噴射で燃焼される持ち越し燃料の発生が確認された。
【０００８】
このように、持ち越し燃料の発生は、次行程のプレ噴射及びメイン噴射の熱発生量を増加させ、熱発生量の増加はエンジンのトルクの上昇や燃焼音の増加に繋がり、ポスト噴射の有無でトルク変化が発生しドライバビリティを悪化させるとともに騒音を増大させることとなる。
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、触媒での排気浄化を良好に行いつつ、ドライバビリティや騒音の悪化を防止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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、燃料噴射手段からプレ噴射、前記プレ噴射よりも噴射量の多いメイン噴射及び排気系に未燃燃料を供給するポスト噴射を含む複数回の燃料噴射を順に実施可能な内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記ポスト噴射量に基づき、前記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、前記トルク増加量に基づき少なくとも次行程の前記プレ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。
【００１０】
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、前記トルク補正手段は、前記ポスト噴射量より算出される前記トルク増加量に基づいて、前記持ち越し燃料の全てが前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼時に燃焼可能である場合には、前記トルク増加量に応じて前記プレ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１或いは２において、前記トルク補正手段は、前記トルク増加量に基づき次行程の前記プレ噴射量と前記メイン噴射量とを補正可能であって、前記ポスト噴射量より算出される前記トルク増加量に基づいて、前記持ち越し燃料の全てが前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼時に燃焼不可能である場合には前記プレ噴射量に加え前記メイン噴射量の補正を行うことを特徴とする。
【００１１】
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１乃至３のいずれか１項において、前記トルク補正手段は、前記トルク増加量に基づき次行程の前記プレ噴射量と前記メイン噴射量とを補正可能であって、噴射量補正後の前記プレ噴射により噴射された燃料が燃焼可能である場合には前記プレ噴射量の補正によるトルク補正量をメイン噴射量の補正によるトルク補正量以上とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、ポスト噴射量に基づき、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プレ噴射量を補正するようにしているので、持ち越し燃料によるトルク増加量に基づきプレ噴射量を補正して、プレ噴射で発生するトルクを減少させ、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、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。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、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場合にはプレ噴射量のみ補正を行うようにしている。
このように、持ち越し燃料の全てがプレ噴射の燃焼期間中に燃焼可能である場合にトルク変化への寄与度が大きいプレ噴射を補正することで、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。
【００１４】
また、請求項３の発明によれば、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ことで、プレ噴射量を確保してプレ噴射の燃焼を確実に行うことが可能となり、メイン噴射の着火遅れを抑制することができる。よって、メイン噴射の着火遅れにより燃焼が急激に行われることに伴う燃焼音の悪化を防止することができる。
【００１５】
また、請求項４の発明によれば、噴射量補正後のプレ噴射により噴射された燃料が燃焼可能である場合にはプレ噴射量の補正によるトルク補正量をメイン噴射量の補正によるトルク補正量以上としており、プレ燃焼が成立する範囲においてなるべくトルク補正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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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。
【図２】ＥＣＵが実行する燃料噴射制御のフローチャートである。
【図３】ポスト噴射量とトルク増加量の関係を示す図である。
【図４】トルク増加量とプレ噴射補正量の関係を示す図である。
【図５】トルク増加量とメイン噴射量補正量の関係を示す図である。
【図６】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。
【図７】プレ噴射量と各噴射での熱発生量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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（ＣＰＵ）等を含んで構成される電子コントロールユニット（ＥＣＵ）（トルク補正手段）４０と電気的に接続されており、当該ＥＣＵ４０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。
【００２５】
ＥＣＵ４０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、ＥＣＵ４０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。
【００２６】
これより、ＥＣＵ４０は、各センサの検出値に基づき、燃料噴射ノズル２からのプレ噴射、メイン噴射及びアフタ噴射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、ＥＣＵ４０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膨張行程後期に燃料を燃焼室３に噴射するポスト噴射を制御する。
【００２７】
次にＥＣＵ４０での燃料噴射制御について説明する。
図２は、ＥＣＵ４０が実行する燃料噴射制御のフローチャートである。また、図３は、ポスト噴射量とトルク増加量の関係を示す図であり、横軸はポスト噴射量を、縦軸はトルク増加量ΔＴを示す。図４は、トルク増加量とプレ補正量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５は、トルク増加量とメイン補正量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３、４及び５は、それぞれ予め試験等で確認されＥＣＵ４０に記憶されている。図６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６は、予め試験にて図７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。
【００２８】
図２に示すルーチンは、ＮＯｘパージ処理、Ｓパージ処理或いはＰＭ燃焼処理時のポスト噴射の実施毎に行われる。
図２に示すように、ステップＳ１０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Ｓ１２に進む。
【００２９】
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：ポスト噴射の持ち越し燃料によるトルク増加量（ポスト噴射量に基づいて図３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４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Ｓ１２では、ステップＳ１０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より大きいか、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より大きければ、補正後プレ噴射量Ｑpmodで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４（Ｉ）の範囲であるとして、ステップＳ１４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４（ＩＩ）或いは（ＩＩＩ）の範囲であるとして、ステップＳ１８に進む。
【００３０】
ステップＳ１４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Ｓ１６に進む。
ステップＳ１６では、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、本ルーチンをリターンする。
【００３１】
また、ステップＳ１８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Ｓ２０に進む。
ratio＝Ｑpmod×α＋β・・・・・・・・・・（２）
α：図４の範囲（ＩＩ）の傾き（定数）
β：図４の範囲（ＩＩ）の切片（定数）
ステップＳ２０では、ステップＳ１８で算出された補正後プレ噴射量Ｑpmodがプレ噴射量下限Ｑpminより大きいか、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より大きければ、図４（ＩＩ）の範囲であるとして、ステップＳ２２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４（ＩＩＩ）の範囲であるとして、ステップＳ２４に進む。
【００３２】
ステップＳ２２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、本ルーチンをリターンする。
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Ｓ２４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Ｓ２６に進む。
【００３３】
ステップＳ２６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、本ルーチンをリターンする。
ratio＝（Ｑp−Ｑpmod）×ΔＴqm／ΔＴ・・・・・・・・・・（４）
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ポスト噴射量とトルク増加量ΔＴとの関係より、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より大きければ、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より大ければ、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。そして、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。
【００３４】
即ち、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より大きく、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６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。
【００３５】
従って、ポスト噴射量に基づき、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、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、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。
【００３６】
また、本実施形態では、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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３、４及び５では、噴射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とトルク増加量の関係を定義してもよい。
【００３９】
また、例えば、本実施形態では、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４（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。
【符号の説明】
【００４０】
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
４０ ＥＣＵ（トルク補正手段）
【特許請求の範囲】
【請求項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、燃料噴射手段からプレ噴射、前記プレ噴射よりも噴射量の多いメイン噴射及び排気系に未燃燃料を供給するポスト噴射を含む複数回の燃料噴射を順に実施可能な内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記ポスト噴射量に基づき、前記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、前記トルク増加量に基づき少なくとも次行程の前記プレ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内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記トルク補正手段は、前記ポスト噴射量より算出される前記トルク増加量に基づいて、前記持ち越し燃料の全てが前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼時に燃焼可能である場合には、前記トルク増加量に応じて前記プレ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。
【請求項３】
前記トルク補正手段は、前記トルク増加量に基づき次行程の前記プレ噴射量と前記メイン噴射量とを補正可能であって、前記ポスト噴射量より算出される前記トルク増加量に基づいて、前記持ち越し燃料の全てが前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼時に燃焼不可能である場合には前記プレ噴射量に加え前記メイン噴射量の補正を行うことを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記トルク補正手段は、前記トルク増加量に基づき次行程の前記プレ噴射量と前記メイン噴射量とを補正可能であって、噴射量補正後の前記プレ噴射により噴射された燃料が燃焼可能である場合には前記プレ噴射量の補正によるトルク補正量をメイン噴射量の補正によるトルク補正量以上とすることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項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、燃料噴射手段からプレ噴射、前記プレ噴射よりも噴射量の多いメイン噴射及び排気系に未燃燃料を供給するポスト噴射を含む複数回の燃料噴射を順に実施可能な内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記ポスト噴射量に基づき、前記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、前記トルク増加量に基づき少なくとも次行程の前記プレ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内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記トルク補正手段は、前記ポスト噴射量より算出される前記トルク増加量に基づいて、前記持ち越し燃料の全てが前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼時に燃焼可能である場合には、前記トルク増加量に応じて前記プレ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。
【請求項３】
前記トルク補正手段は、前記トルク増加量に基づき次行程の前記プレ噴射量と前記メイン噴射量とを補正可能であって、前記ポスト噴射量より算出される前記トルク増加量に基づいて、前記持ち越し燃料の全てが前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼時に燃焼不可能である場合には前記プレ噴射量に加え前記メイン噴射量の補正を行うことを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記トルク補正手段は、前記トルク増加量に基づき次行程の前記プレ噴射量と前記メイン噴射量とを補正可能であって、噴射量補正後の前記プレ噴射により噴射された燃料が燃焼可能である場合には前記プレ噴射量の補正によるトルク補正量をメイン噴射量の補正によるトルク補正量以上とすることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９６３５９（Ｐ２０１３−９６３５９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２１１０（Ｐ２０１１−２４２１１０）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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