特開 2024-152371 内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024152371

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/40 20060101AFI20241018BHJP

   F02D 41/06 20060101ALI20241018BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

F02D41/40

F02D41/06

F02D45/00 368Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023066522

(22)【出願日】2023-04-14

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野々村 仁志

【テーマコード（参考）】

3G301

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G301HA02

3G301HA04

3G301HA06

3G301HA11

3G301JA23

3G301KA05

3G301LB11

3G301MA01

3G301MA11

3G301MA18

3G301NE01

3G301NE06

3G301NE11

3G301NE12

3G301PA01

3G301PA10

3G301PE03

3G301PF01

3G301PF03

3G384AA03

3G384AA06

3G384AA07

3G384BA02

3G384BA09

3G384BA13

3G384BA18

3G384BA19

3G384CA03

3G384DA54

3G384EB01

3G384EB02

3G384EB03

3G384EB04

3G384FA01

3G384FA06

3G384FA58

3G384FA61

3G384FA79

(57)【要約】

【課題】ポスト噴射の失火による未燃燃料の排出の抑制と、要求空燃比および要求トルクの達成を両立する。
【解決手段】燃料噴射量算出部１１０は、要求空燃比ＡＦｔと吸入吸気量Ｇａから基準燃料噴射量ＱＦを算出し、各噴射量算出部１２０は、基準燃料噴射量Ｑｆを、主噴射量Ｑｍとポスト噴射量Ｑｐに配分する。要求トルクＴＱｒに基づいて、噴射時期算出部１３０は、主噴射時期Ｉｍとポスト噴射時期Ｉｐを算出する。ポスト燃焼期間判定部１５０は、ポスト燃焼終了時期算出部１４０で算出したポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが、設定クランク角Ｃｔであるかを判定する。補正部１６０は、ポスト燃焼終了時期ＩＰｆが設定クランク角Ｃｔになるよう、ポスト噴射時期Ｉｐおよび主噴射量Ｑｍを補正する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮自己着火式の内燃機関の制御装置であって、
要求空燃比になるよう、基準燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記基準燃料噴射量を、主噴射で噴射される主噴射量と、前記主噴射より遅角側で噴射されるポスト噴射の噴射量であるポスト噴射量とに配分する各噴射量算出手段と、
要求トルクに基づいて、前記主噴射の噴射時期である主噴射時期、および、前記ポスト噴射の噴射時期であるポスト噴射時期を算出する噴射時期算出手段と、
前記ポスト噴射の燃焼終了時期が、設定クランク角であるか否かを判定する、ポスト燃焼期間判定手段と、
前記燃焼終了時期が前記設定クランク角でない場合、前記ポスト噴射時期および前記主噴射量を補正する補正手段と、を備える、内燃機関の制御装置。

【請求項2】

前記補正手段は、
前記燃焼終了時期が、前記設定クランク角より進角側であるとき、前記ポスト噴射時期を遅角側へ補正するとともに前記主噴射量を増量補正し、
前記燃焼終了時期が、前記設定クランク角より遅角側であるとき、前記ポスト噴射時期を進角側へ補正するとともに前記主噴射量を減量補正する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項3】

前記内燃機関の排気通路には、排気浄化触媒が設けられており、
前記要求空燃比は、前記排気浄化触媒の暖機時に設定される空燃比である、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１１－３２９４９号公報（特許文献１）には、圧縮自己着火式内燃機関において、燃料の主噴射に続く副噴射を実行し、排気温度を上昇させることが記載されている。この特許文献１では、副噴射タイミング（副噴射時期）における筒内温度を、副噴射燃料燃焼温度を下限温度とするとともに、副噴射燃料の燃焼によって発生するトルクが許容可能な値よりも小さくなる温度を上限温度とする所定の温度範囲内に制御することによって、副噴射によって噴射される燃料を十分に燃焼させるとともに、副噴射によって噴射される燃料の燃焼によって発生するトルクを許容範囲内の値に抑制している。これにより、排気温度を上昇させるとともに、内燃機関のトルク変動が許容可能な量より大きくなってしまうことを抑制できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－３２９４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、副噴射の着火限界に着目し副噴射タイミングを制御しているが、排気温度を上昇させるため好適な空燃比（要求空燃比、要求空気過剰率）と要求トルクとを両立して達成することが困難になる場合も想定される。なお、本開示では、主噴射に続いて筒内（燃焼室）に噴射され、燃焼室において着火・燃焼する副噴射をポスト噴射と称する。

【0005】

本開示の目的は、ポスト噴射の失火による未燃燃料の排出の抑制と、要求空燃比および要求トルクの達成を両立することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の内燃機関の制御装置は、圧縮自己着火式の内燃機関の制御装置である。制御装置は、要求空燃比になるよう基準燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、内燃機関の運転状態に基づいて、基準燃料噴射量を、主噴射で噴射される主噴射量と主噴射より遅角側で噴射されるポスト噴射の噴射量であるポスト噴射量とに配分する各噴射量算出手段と、要求トルクに基づいて、主噴射の噴射時期である主噴射時期、および、ポスト噴射の噴射時期であるポスト噴射時期を算出する噴射時期算出手段と、ポスト噴射の燃焼終了時期が設定クランク角であるか否かを判定するポスト燃焼期間判定手段と、燃焼終了時期が設定クランク角でない場合、ポスト噴射時期および主噴射量を補正する補正手段と、を備える。

【0007】

この構成によれば、制御装置の燃料噴射量算出手段は、要求空燃比になるよう基準燃料噴射量を算出し、各噴射量算出手段は、基準燃料噴射量を、主噴射量とポスト噴射量とに配分する。要求空燃比になるよう基準燃料噴射量が算出されるので、空燃比が要求空燃比になる。

【0008】

噴射時期算出手段は、要求トルクに基づいて、主噴射の噴射時期である主噴射時期、および、ポスト噴射の噴射時期であるポスト噴射時期を算出する。ポスト燃焼期間判定手段は、ポスト噴射の燃焼終了時期が設定クランク角であるか否かを判定し、補正手段は、燃焼終了時期が設定クランク角でない場合、ポスト噴射時期および主噴射量を補正する。要求トルクに基づいて、主噴射時期とポスト噴射時期が算出され、ポスト噴射の燃焼終了時期が設定クランク角でない場合、ポスト噴射時期と主噴射量が補正されるので、要求トルクを達成できるとともに、ポスト噴射の失火を抑制できる。

【0009】

したがって、この構成によれば、ポスト噴射の失火による未燃燃料の排出の抑制と、要求空燃比および要求トルクの達成を両立することが可能になる。

【0010】

補正手段は、燃焼終了時期が設定クランク角より進角側であるとき、ポスト噴射時期を遅角側へ補正するとともに主噴射量を増量補正し、燃焼終了時期が設定クランク角より遅角側であるとき、ポスト噴射時期を進角側へ補正するとともに主噴射量を減量補正するようにしてもよい。

【0011】

この構成によれば、燃焼終了時期が設定クランク角より進角側であるとき、ポスト噴射時期を遅角側へ補正するので、ポスト噴射の燃焼終了時期を適切に制御でき、エミッションを良好に維持できる。また、ポスト噴射時期が遅角側に補正されて出力トルクが低下することを、主噴射量の増量補正により抑制する。燃焼終了時期が設定クランク角より遅角側であるとき、ポスト噴射時期を進角側へ補正するので、ポスト噴射の燃焼終了時期を適切に制御でき、エミッションを良好に維持できる。また、ポスト噴射時期が進角側に補正されて出力トルクが増大することを、主噴射量の減量補正により抑制する。

【0012】

内燃機関の排気通路には、排気浄化触媒が設けられており、要求空燃比は、排気浄化触媒の暖機時に設定される空燃比であってもよい。

【0013】

この構成によれば、排気浄化装置の暖機時に、排気温度を上昇させるための空燃比が要求空燃比として設定され、排気浄化装置の暖機を早期に行うことができる。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、ポスト噴射の失火による未燃燃料の排出の抑制と、要求空燃比および要求トルクの達成を両立することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施の形態に係る内燃機関の全体構成を概略的に示す図である。

【図2】暖機運転モードにおける、燃料噴射および燃焼の一例を説明する図である。

【図3】本実施の形態において、ＥＣＵに構成される機能ブロックの一例を示す図である。

【図4】ＥＣＵにおいて、暖機運転モード時に実行される燃料噴射制御の処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】ポスト燃焼終了時期算出ルーチンの処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

【0017】

図１は、本実施の形態に係る内燃機関の全体構成を概略的に示す図である。図１を参照して、エンジン（内燃機関）１は、排気浄化装置７０を備えた圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。エンジン１は、たとえば、車両の駆動源として用いられる。エンジン１は、エンジン本体１０のシリンダ（気筒）１２に形成された燃焼室に、燃料噴射弁（インジェクター）１４から燃料を噴射し、圧縮自着火を行う内燃機関である。本実施の形態において、エンジン１は４気筒である。エンジン１の吸気通路２０には、エアクリーナ２２、インタークーラ２４、および吸気絞り弁（ディーゼルスロットル弁）２６が設けられており、エアクリーナ２２で異物が除去された新気（空気）は、ターボ過給器３０のコンプレッサ３２で過給（圧縮）され、インタークーラ２４で冷却されて、吸気マニホールド２８に供給され、吸気ポートから各燃焼室に供給される。

【0018】

燃料タンク４０には、燃料が貯留されている。燃料タンク４０内の燃料は、フィードポンプ４１によって高圧燃料ポンプ４２へ供給され、高圧燃料ポンプ４２から吐出された高圧の燃料が燃料通路４３を介してコモンレール４４に圧送される。コモンレール４４に蓄えられた高圧の燃料が、インジェクタ１４から燃焼室（筒内）に噴射される。

【0019】

燃焼室から排出される排気（排ガス）は、排気マニホールド５０に集められ、排気通路５２を介して、外気に放出される。また、排気の一部は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路６０を介して、吸気マニホールド２８に還流される。ＥＧＲ通路６０には、ＥＧＲクーラ６２とＥＧＲ弁６４が設けられる。

【0020】

排気通路５２には、ターボ過給器３０のタービン３４が設けられ、タービン３４の下流に、排気浄化装置７０として、酸化触媒７１、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）７２、選択還元触媒（以下、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒とも称する）７３、および酸化触媒７４が設けられている。酸化触媒７１は、排ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＳＯＦ（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）を酸化して、浄化する。また、酸化触媒７１は、ＤＰＦ７２に捕集したパティキュレート・マター（ＰＭ）を燃焼除去する際に、供給されたＨＣを燃焼（酸化）して排ガス温度を上昇させる。

【0021】

ＤＰＦ７２の下流の排気通路５２には、ＳＣＲ触媒７３が配置されている。ＳＣＲ触媒７３は、たとえば、セラミック担体に銅（Ｃｕ）イオン交換ゼオライトを触媒として担持したものであり、アンモニア（ＮＨ３）を還元剤として用いることにより、高いＮＯｘ浄化率を示すものである。還元剤として利用するアンモニアは、ＳＣＲ触媒７３の上流の排気通路５２に供給した尿素水を加水分解および熱分解することにより生成する。ＳＣＲ触媒７３の上流の排気通路には、尿素添加弁（尿素水噴射インジェクター）８０が設けられ、尿素水タンク８１からポンプ８２によって圧送される尿素水を、尿素添加弁８０から、ＳＣＲ触媒７３の上流の排気通路５２に噴射する。

【0022】

ＳＣＲ触媒７３の下流の排気通路５２には、酸化触媒７４が設けられており、ＳＣＲ触媒７３から排出された（スリップした）アンモニアを酸化して浄化する。

【0023】

ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ１０２、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）等を含み、メモリ１０２に記憶された情報、各種センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行し、インジェクタ１４、吸気絞り弁２６、ＥＧＲ弁６４、等を制御する。ＥＣＵ１００は、本開示の「制御装置」の一例に相当する。

【0024】

ＥＣＵ１００に入力される各種センサとしては、たとえば、クランク角センサ１１１、カムポジションセンサ１１２、吸入空気量センサ１１３、アクセル開度センサ１１４、吸気温センサ１１５、車速センサ１１６、等、である。

【0025】

クランク角センサ１１１は、エンジン１のクランク角ＣＡを検出する。ＥＣＵ１００は、クランク角ＣＡに基づいて、エンジン１の回転速度ＮＥを算出する。カムポジションセンサ１１２は、吸気カムシャフトおよび／または排気カムシャフトのカム位置（回転位置）ＣＰを検出する。ＥＣＵ１００は、クランク角ＣＡおよびカム位置ＣＰに基づいて、気筒判別（たとえば、吸気行程にある気筒の判別）を行う。

【0026】

吸入空気量センサ１１３は、吸入空気量Ｇａを検出する。アクセル開度センサ１１４は、アクセルペダルの踏込量であるアクセル開度ＡＰを検出する。吸気温センサ１１５は、吸入空気の温度である吸気温ＴＡを検出する。車速センサ１１６は、エンジン１が搭載された車両の車速ＳＰＤを検出する。なお、ＥＣＵ１００には、冷却水温ＴＨＷ、過給圧ＢＰ、コモンレール圧Ｐｃ、等、図示されてない各種センサの信号が入力される。

【0027】

ＥＣＵ１００は、アクセル開度ＡＰと回転速度ＮＥとから燃料噴射量を算出し、あるいは、アクセル開度ＡＰと車速ＳＰＤによって設定された要求トルクＴＱｒから燃料噴射量を算出する。アクセル開度ＡＰと回転速度ＮＥとから燃料噴射時期を算出し、あるいは、要求トルクＴＱｒと回転速度ＮＥから燃料噴射時期を算出する。そして、燃料噴射時期に、燃料噴射量に相当する燃料が燃焼室（筒内）に噴射されるよう、インジェクタ１４を制御する。

【0028】

酸化触媒７１、ＳＣＲ触媒７４、等では、触媒床温が活性化温度以下になると、浄化性能が低下する。触媒床温が低く排気浄化触媒の暖機が必要なとき、等、排気の昇温が必要なとき、ＥＣＵ１００は、主噴射に続くポスト噴射を用いて排気の温度を上昇させる「暖機運転モード」によってエンジン１を制御する。

【0029】

図２は、暖機運転モードにおける、燃料噴射および燃焼の一例を説明する図である。図２の上段に示すように、本実施の形態の暖機運転モードでは、主噴射（メイン噴射）に先立ってパイロット噴射を行い、主噴射の次にポスト噴射を実行する。ポスト噴射によって噴射された燃料は、燃焼室（筒内）で燃焼する。ポスト噴射は主噴射より遅角した噴射時期で噴射されるので、主噴射に比べて寄与率は低いが、エンジン１の出力トルクを発生させる。本開示では、主噴射に続くこの噴射を、「ポスト噴射」と称するが、「アフター噴射」と称呼される場合もある。

【0030】

排気浄化触媒の暖機を行うため、排気温度を上昇させる際（暖機運転モード時）、通常運転時に対して、空燃比が小さくなるよう（空気浄化率が小さくなるよう）設定することが好ましい。ポスト噴射を行うことにより、主噴射で噴射される主噴射量を増量することなく、燃焼室（筒内）に供給される燃料量を増量できるので、出力トルクの増大を抑制しつつ、空燃比を小さくすることが可能になる。

【0031】

図２の下段に示すよう、ポスト噴射の燃料は、主噴射の燃焼後に着火し燃焼する。ポスト噴射の噴射時期であるポスト噴射時期が進角側になると、ポスト噴射による出力トルク寄与率が大きくなり、出力トルクが増大する。また、ポスト噴射時期が遅角側になると、燃焼室温度（筒内温度）の低下等によって、ポスト噴射の失火が生じ、未燃燃料が排出される可能性がある。

【0032】

本実施の形態では、ポスト噴射の燃焼終了時期が、設定クランク角になるよう制御することによって、ポスト噴射の失火による未燃燃料の排出の抑制と、暖機運転モードにおいて要求される要求空燃比および要求トルクの達成の両立を図る。

【0033】

図３は、本実施の形態において、ＥＣＵ１００に構成される機能ブロックの一例を示す図である。燃料噴射量算出部１１０は、要求空燃比ＡＦｔと吸入空気量Ｇａに基づいて、燃焼室（筒内）の噴射する燃料の総量である基準燃料噴射量Ｑｆを算出する。要求空燃比ＡＦｔは、暖機運転モード時に設定される空燃比であり、予め実験等によって決定され、メモリ１０２に記憶されている。基準燃料噴射量Ｑｆは、たとえば、エンジンの回転速度ＮＥと吸入空気量Ｇａから求めた１回転当たりの吸入空気量（Ｇａ／ＮＥ）に基づいて、空燃比が要求空燃比ＡＦｔになるよう、算出されてよい。燃料噴射量算出部１１０が、本開示の「燃料噴射量算出手段」の一例に相当する。

【0034】

各噴射量算出部１２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、基準燃料噴射量Ｑｆを、パイロット噴射量Ｑｏ、主噴射量Ｑｍ、およびポスト噴射量Ｑｐに配分する。たとえば、インジェクタ１４から噴射可能な最少噴射量を、パイロット噴射量Ｑｏに設定する。アクセル開度ＡＰと回転速度ＮＥをパラメータとした主噴射量算出マップから、主噴射量Ｑｍを算出する。そして、基準燃料噴射量Ｑｆから、パイロット噴射量Ｑｏおよび主噴射量Ｑｍを減算することにより、ポスト噴射量Ｑｐを算出する（Ｑｐ＝Ｑｆ－Ｑｏ－Ｑｍ）。各噴射量算出部１２０は、本開示の「各噴射量算出手段」の一例に相当する。

【0035】

噴射時期算出部１３０は、要求トルクＴＱｒと回転速度ＮＥに基づいて、主噴射の噴射時期である主噴射時期Ｉｍ、および、ポスト噴射の噴射時期であるポスト噴射時期Ｉｐを算出する。要求トルクＴＱｒは、たとえば、アクセル開度ＡＰと車速ＳＰＤによって求められてよい。主噴射時期Ｉｍは、要求トルクＴＱｒと回転速度ＮＥをパラメータとした主噴射時期マップから求められ、ポスト噴射時期Ｉｐは、要求トルクＴＱｒと回転速度ＮＥをパラメータとしたポスト噴射時期マップから求められてよい。また、噴射時期算出部１３０は、主噴射時期Ｉｍから所定クランク角だけ進角した時期（クランク角度）をパイロット噴射時期Ｉｏに設定する。なお、パイロット噴射時期Ｉｏを、主噴射時期Ｉｍ等と同様に、マップ検索によって求めても良い。噴射時期算出部１３０が、本開示の「噴射時期算出手段」の一例に相当する。

【0036】

ポスト燃焼終了時期算出部１４０は、ポスト噴射の燃焼終了時期Ｉｐｆを算出する。たとえば、ポスト燃焼終了時期算出部１４０は、主噴射量Ｑｍ、ポスト噴射量Ｑｐ、吸入空気量Ｇａ、吸入空気温度ＴＡ、回転速度ＮＥ、ＥＧＲ量（ＥＲＧ率）、コモンレール圧Ｐｃ、等のパラメータから、燃焼モデルを用いて、ポスト噴射時における筒内温度、筒内酸素分圧、等を算出する。次に、この筒内温度、筒内酸素濃度、ポスト噴射量Ｑｐ、等から、熱発生率燃モデルを用いて、ポスト噴射の熱発生率（燃焼速度）を求める。そして、算出した熱発生率に基づいて、ポスト噴射の燃焼期間であるポスト燃焼期間（クランク角度）を求め、ポスト噴射時期Ｉｐにポスト燃焼期間を加算することによって、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆを算出する。

【0037】

ポスト燃焼期間判定部１５０は、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが、設定クランク角Ｃｔより進角側にあるか、あるいは、設定クランク角Ｃｔより進角側にあるかを判定する。設定クランク角Ｃｔは、予め実験等によって設定され、メモリ１０２に記憶されている。設定クランク角Ｃｔは、エンジン１の運転状態に係わらず一定の値であってよく、エンジン１の運転状態（たとえば、回転速度ＮＥで区画した複数の領域）に応じた複数の値が設定されていてもよい。ポスト燃焼期間判定部１５０は、本開示の「ポスト燃焼期間判定手段」の一例に相当する。

【0038】

補正部１６０は、ポスト燃焼期間判定部１５０における判定結果に基づいて、ポスト噴射時期Ｉｐ、主噴射量Ｑｍ、等を補正する。なお、本実施の形態では、ポスト噴射時期Ｉｐを、ＡＴＤＣ（After Top Dead Center）で表す（ポスト噴射時期Ｉｐを、上死点後のクランク角度で表す）。補正部１６０は、本開示の「補正手段」の一例に相当する。

【0039】

ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが設定クランク角Ｃｔより進角側である場合、補正部１６０は、ポスト噴射時期Ｉｐを遅角側へ補正するとともに主噴射量Ｑｍを増量補正する。たとえば、現在のポスト噴射時期Ｉｐに所定値Ａを加算した値を、新たなポスト噴射時期Ｉｐとする（Ｉｐ←Ｉｐ＋Ａ）。ポスト噴射時期Ｉｐの遅角に伴い、ポスト噴射の出力トルクの寄与率が低下するので、主噴射量Ｑｍを増量補正する。たとえば、現在の主噴射量Ｑｍに所定量ｑを加算した値を、新たな主噴射量Ｑｍとする（Ｑｍ←Ｑｍ＋ｑ）。この際、所定量ｑは、ポスト噴射時期Ｉｐを遅角することによる、出力トルク寄与率の低下量を求め、この低下量に応じた値に設定することが望ましい。なお、ポスト噴射量Ｑｐは、新たな主噴射量Ｑｍを用いて、再計算される（Ｑｐ＝Ｑｆ－Ｑｏ－Ｑｍ）。

【0040】

ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが設定クランク角Ｃｔより進角側である場合、補正部１６０は、ポスト噴射時期Ｉｐを進角側へ補正するとともに主噴射量Ｑｍを減量補正する。たとえば、現在のポスト噴射時期Ｉｐに所定値Ｂを減算した値を、新たなポスト噴射時期Ｉｐとする（Ｉｐ←Ｉｐ－Ｂ）。ポスト噴射時期Ｉｐの進角に伴い、ポスト噴射の出力トルクの寄与率が増大するので、主噴射量Ｑｍを減少補正する。たとえば、現在の主噴射量Ｑｍに所定量ｑを減算した値を、新たな主噴射量Ｑｍとする（Ｑｍ←Ｑｍ－ｑ）。この際、所定量ｑは、ポスト噴射時期Ｉｐを進角することによる、出力トルク寄与率の増加量を求め、この増加量に応じた値に設定することが望ましい。なお、ポスト噴射量Ｑｐは、新たな主噴射量Ｑｍを用いて、再計算される（Ｑｐ＝Ｑｆ－Ｑｏ－Ｑｍ）。

【0041】

図４は、ＥＣＵ１００において、暖機運転モード時に実行される燃料噴射制御の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば、排気浄化装置７０のＳＣＲ触媒７４等の温度を上昇させるため、排気の昇温が必要になったときに実行される。このフローチャートは、暖機運転モード時に、所定期間毎に繰り返し処理される。

【0042】

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０では、吸入空気量Ｇａ、回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＰ、車速ＳＰＤ、等、各種のパラメータを取得する。続くＳ１１では、要求空燃比ＡＦｔ、吸入空気量Ｇａ、回転速度ＮＥに基づいて、基準燃料噴射量Ｑｆを算出する。暖機運転モード時の要求空燃比ＡＦｔは、予めメモリ１０２に記憶されている。

【0043】

Ｓ１２では、インジェクタ１４から噴射可能な最少噴射量を、パイロット噴射量Ｑｏに設定し、主噴射燃料算出マップから、アクセル開度ＡＰと回転速度ＮＥを用いて、主噴射量Ｑｍを算出する。また、ポスト噴射量Ｑｐを、ＱＰ＝Ｑｆ－Ｑｏ－Ｑｍの算出式から算出する。

【0044】

Ｓ１３では、アクセル開度ＡＰと車速ＳＰＤから要求トルクＴＱｒを算出し、要求トルクＴＱｒと回転速度ＮＥに基づいて、主噴射時期マップから主噴射時期Ｉｍを算出する。要求トルクＴＱｒと回転速度ＮＥに基づいて、ポスト噴射時期マップからポスト噴射時期Ｉｐを算出する。また、主噴射時期Ｉｍから所定クランク角だけ進角した時期（クランク角度）をパイロット噴射時期Ｉｏに設定する。

【0045】

続くＳ１４では、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆを算出する。ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆは、サブルーチンにおいて算出される。図５は、ポスト燃焼終了時期算出ルーチンの処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、暖機運転モード時に、所定期間毎に繰り返し処理される。

【0046】

図５を参照して、Ｓ２０では、主噴射量Ｑｍ、ポスト噴射量Ｑｐ、吸入空気量Ｇａ、吸入空気温度ＴＡ、回転速度ＮＥ、ＥＧＲ量（ＥＲＧ率）、コモンレール圧Ｐｃ、等の各種パラメータを取得する。続くＳ２１では、Ｓ２０で取得したパラメータから、燃焼モデルを用いて、ポスト噴射時における筒内温度、筒内酸素分圧、等を算出したあと、Ｓ２２へ進む。

【0047】

Ｓ２２では、ポスト噴射時の筒内温度、筒内酸素濃度、ポスト噴射量Ｑｐ、等から、熱発生率モデルを用いて、ポスト噴射の熱発生率（燃焼速度）を求める。続くＳ２３では、ポスト噴射の熱発生率に基づいて、ポスト噴射の燃焼期間であるポスト燃焼期間（クランク角度）を求め、ポスト噴射時期Ｉｐにポスト燃焼期間を加算することによって、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆを算出し、今回のルーチンを終了する。

【0048】

図４に戻り、Ｓ１５では、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが、「設定クランク角Ｃｔ＋α」以上であるか否かを判定する。αは、制御ヒステリシスのための値であり、その大きさは、予め実験等で設定されてよい。ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが「設定クランク角Ｃｔ＋α」より小さいとき（ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが、「設定クランク角Ｃｔ＋α」より進角側であるとき）、否定判定されＳ１６へ進む。ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが「設定クランク角Ｃｔ＋α」以上であるとき（ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが、「設定クランク角Ｃｔ＋α」から遅角側であるとき）、肯定判定されＳ１８へ進む。

【0049】

Ｓ１６では、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが、「設定クランク角Ｃｔ－α」以下であるか否かを判定する。ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが「設定クランク角Ｃｔ－α」より大きいとき（ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが、「設定クランク角Ｃｔ－α」より遅角側であるとき）、否定判定され、今回のルーチンを終了する。ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが「設定クランク角Ｃｔ－α」以下であるとき（ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが、「設定クランク角Ｃｔ－α」から進角側であるとき）、肯定判定されＳ１７へ進む。

【0050】

Ｓ１７では、現在のポスト噴射時期Ｉｐに所定値Ａを加算した値を、新たなポスト噴射時期Ｉｐとして算出する（Ｉｐ←Ｉｐ＋Ａ）。ポスト噴射時期Ｉｐを所定値Ａだけ遅角することによる、ポスト噴射の出力トルク寄与率の低下量を求め、この低下量に応じた所定量ｑを算出し、現在の主噴射量Ｑｍに所定量ｑを加算した値を、新たな主噴射量Ｑｍとして算出する（Ｑｍ←Ｑｍ＋ｑ）。そして、新たな主噴射量Ｑｍを用いて、ポスト噴射量Ｑｐを再計算（Ｑｐ＝Ｑｆ－Ｑｏ－Ｑｍ）したあと、今回のルーチンを終了する。

【0051】

Ｓ１８では、現在のポスト噴射時期Ｉｐに所定値Ｂを減算した値を、新たなポスト噴射時期Ｉｐとして算出する（Ｉｐ←Ｉｐ－Ｂ）。ポスト噴射時期Ｉｐを所定値Ｂだけ進角することによる、ポスト噴射の出力トルク寄与率の増加量を求め、この増加量に応じた所定量ｑを算出し、現在の主噴射量Ｑｍに所定量ｑを減算した値を、新たな主噴射量Ｑｍとして算出する（Ｑｍ←Ｑｍ－ｑ）。そして、新たな主噴射量Ｑｍを用いて、ポスト噴射量Ｑｐを再計算（Ｑｐ＝Ｑｆ－Ｑｏ－Ｑｍ）したあと、今回のルーチンを終了する。

【0052】

本実施の形態によれば、ＥＣＵ１００の燃料噴射量算出部１１０は、要求空燃比ＡＦｔになるよう基準燃料噴射量Ｑｆを算出し、各噴射量算出部１２０は、基準燃料噴射量Ｑｆを、パイロット噴射量Ｑｏと主噴射量Ｑｍとポスト噴射量Ｑｐとに配分する。要求空燃比ＡＦｔになるよう基準燃料噴射量Ｑｆが算出されるので、暖機運転モード時における空燃比が要求空燃比ＡＦｔになる。また、噴射時期算出部１３０は、要求トルクＴＱｒに基づいて、主噴射時期Ｉｍおよびポスト噴射時期Ｉｐを算出する。ポスト燃焼期間判定部１５０は、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが設定クランク角Ｃｔであるか否かを判定し、補正部１６０は、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが設定クランク角Ｃｔでない場合、ポスト噴射時期Ｉｐおよび主噴射量Ｑｍを補正する。要求トルクＴＱｒに基づいて、主噴射時期Ｉｍとポスト噴射時期Ｉｐが算出され、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが設定クランク角Ｃｔでない場合、ポスト噴射時期Ｉｐと主噴射量Ｑｍが補正されるので、要求トルクＴＱｒを達成できるとともに、ポスト噴射の失火を抑制できる。

【0053】

本実施の形態によれば、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが設定クランク角Ｃｔより進角側であるとき、ポスト噴射時期Ｉｐを遅角側へ補正するとともに主噴射量Ｑｍを増量補正する。これにより、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆを適切に制御でき、エミッションを良好に維持でき、ポスト噴射時期Ｉｐが遅角側に補正されて出力トルクが低下することを、主噴射量Ｑｍの増量補正により抑制できる。ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが設定クランク角Ｃｔより遅角側であるとき、ポスト噴射時期Ｉｐを進角側へ補正するとともに主噴射量Ｑｍを減量補正する。これにより、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆを適切に制御でき、エミッションを良好に維持でき、ポスト噴射時期Ｉｐが進角側に補正されて出力トルクが増大することを、主噴射量Ｑｍの減量補正により抑制できる。

【0054】

上記実施の形態では、図５のポスト燃焼終了時期算出ルーチンにおいて、燃焼モデル、熱発生率モデルを用いて、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆを求めていた。しかし、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆの算出方法は、これに限られない。たとえば、筒内圧センサを設け、筒内圧センサで検出した筒内圧の変化に基づいて、熱発生率波形を推定し、この熱発生率波形を用いて、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆを求めるようにしてもよい。

【0055】

上記実施の形態では、暖機運転モード時、図４のフローチャートの処理を繰り返し実行している。しかし、図４の処理を繰り返し実行しても、走行環境や使用環境によっては、Ｓ１６において否定判定されない場合も想定される。（図４の処理を繰り返し実行しても、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが、設定クランク角Ｃｔ±αの範囲内に収束しない場合も想定される。）暖機運転モードによる燃料噴射制御が開始されてから、所定時間経過しても、Ｓ１６において否定判定されない場合、Ｓ１３の処理のあと、Ｓ１４以降の処置を実行することなく、このルーチンを終了するようにしてもよい。これにより、走行環境や使用環境により、ポスト燃焼終了時期Ｉｐｆが、設定クランク角Ｃｔ±αの範囲内に収束しない場合、ＥＣＵ１００の演算負荷を軽減することが可能になる。

【0056】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0057】

１ エンジン、１０ エンジン本体、１２ シリンダ、１４ インジェクタ、２０ 吸気通路、２２ エアクリーナ、２４ インタークーラ、２６ 吸気絞り弁、２８ 吸気マニホールド、３０ ターボ過給器、３２ コンプレッサ、３４ タービン、４０ 燃料タンク、４１ フィードポンプ、 ４２ 高圧燃料ポンプ、４３ 燃料通路、４４ コモンレール、５０ 排気マニホールド、５２ 排気通路、６０ ＥＧＲ通路、６２ ＥＧＲクーラ、６４ ＥＧＲ弁、７０ 排気浄化装置、７１ 酸化触媒、７２ ＤＰＦ、７３ 選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）、７４ 酸化触媒、８０ 尿素添加弁、８１ 尿素タンク、８２ ポンプ、１００ ＥＣＵ、１０１ ＣＰＵ、１０２ メモリ、１１０ 燃料噴射量算出部、 １１１ クランク角センサ、１１２ カムポジションセンサ、１１３ 吸入空気量センサ、１１４ アクセル開度センサ、１１５ 吸気温度センサ、１１６ 車速センサ、１２０ 各噴射量算出部、１３０ 噴射時期算出部、１４０ ポスト燃焼終了時期算出部、１５０ ポスト燃焼期間判定部、１６０ 補正部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】