(57)【要約】【課題】燃焼モードを移行させるときに、ＮＯｘや煤を確実に処理することができるディーゼルエンジンの燃焼制御装置及び方法を提供する。【解決手段】ＥＣＵ４７は、燃焼モードを予混合燃焼モードと拡散燃焼モードとの間で移行させるときにマップ上の移行ルートＣを通るように燃焼室７内の酸素濃度に関する酸素濃度移行率と燃料の噴射のタイミング及び量に関する噴射形態移行率を制御し、さらに、ＤＰＦ３１の処理能力及びＬＮＴ３３の処理能力の検出結果を参照して、ＤＰＦ３３の煤処理能力がＤＰＦ処理能力第１所定値（Ｎ１，Ｎ３，Ｎ５）以上であり、且つＬＮＴ３３のＮＯｘ処理能力がＮＯｘ処理能力第１所定値（Ｍ１，Ｍ３，Ｍ５）未満である場合に、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を補正して、移行ルートＣよりもＮＯｘ発生量が少なく、且つ煤発生量が多い、移行ルートＢを通るように酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を制御するようになっている。【選択図】図５
2010236460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンと、このディーゼルエンジンの排気中に含まれるＮＯｘを処理するためのＮＯｘ物処理装置と、前記ディーゼルエンジンの排気中に含まれる煤を処理するための煤処理装置とを有するエンジンシステムに備えられるディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、
前記ＮＯｘ処理装置の処理能力を検出するＮＯｘ処理能力検出手段と、
前記煤処理装置の処理能力を検出する煤処理能力検出手段と、
エンジン負荷の変化に応じて前記ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度、及び当該燃焼室内への燃料の噴射のタイミングを徐々に移行させて、前記ディーゼルエンジンの燃焼モードを、ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし且つ第１のタイミングで当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モードと、前記燃焼室内の酸素濃度を前記第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし且つ前記第１のタイミングよりも早い第２のタイミングで前記燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードとの間で移行させる燃焼制御手段とを備え、
この燃焼制御手段は、燃焼モードを予混合燃焼モードと拡散燃焼モードとの間で移行させるときにマップ上の第１の移行ルートを通るように燃焼室内の酸素濃度に関する酸素濃度移行率と燃料の噴射のタイミング及び量に関する噴射形態移行率を制御し、
さらに、前記ＮＯｘ処理能力検出手段及び前記煤処理能力検出手段の検出結果を参照して、前記煤処理装置の煤処理能力が煤処理能力第１所定値以上であり、且つ前記ＮＯｘ処理装置のＮＯｘ処理能力がＮＯｘ処理能力第１所定値未満である場合に、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を補正して、前記第１の移行ルートよりもＮＯｘ発生量が少なく、且つ煤発生量が多い、第２の移行ルートを通るように酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を制御するようになっていること、
を特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項２】
前記燃焼制御手段は、前記ＮＯｘ処理能力検出手段及び前記煤処理能力検出手段の検出結果を参照して、前記煤処理装置の煤処理能力が煤処理能力第１所定値より低い煤処理能力第２所定値未満であり、前記ＮＯｘ処理装置のＮＯｘ処理能力がＮＯｘ処理能力第１所定値より高いＮＯｘ処理第２所定値以上である場合に、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を補正して、前記第１の移行ルートよりも煤発生量が少なく、且つＮＯｘ発生量が多い、第３の移行ルートを通るように酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を制御するようになっている請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項３】
前記煤処理装置は、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）装置であり、
前記煤処理能力第１所定値は、前記燃焼室内の排気温度に応じて予め設定された値であり、排気温度が高くなるほど小さくなるように設定されている請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項４】
前記ＮＯｘ処理装置は、ＬＮＴ（Lean NOx Trap）装置であり、
前記ＮＯｘ処理能力第２所定値は、空燃比に応じて予め設定された値であり、空燃比が高くなるほど大きくなるように設定されている請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項５】
前記燃焼制御手段は、拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの各々のモードにおいて、メイン噴射及びこれよりも前のパイロット噴射を行わせるようになっており、パイロット噴射とメイン噴射の間隔は、拡散燃焼モードよりも予混合燃焼モードで大きくなるっている請求項１又は請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項６】
前記第２の移行ルートにおける酸素濃度移行率と噴射形態移行率の各々の補正量は、拡散燃焼モードに近い状態よりも予混合燃焼モードに近い状態で少なくなっている請求項１又は請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項７】
前記第３の移行ルートにおける酸素濃度移行率と噴射形態移行率の各々の補正量は、拡散燃焼モードに近い状態よりも予混合燃焼モードに近い状態で少なくなっている請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項８】
前記第２の移行ルート及び前記第３の移行ルートにおける予混合燃焼モードに近い状態では、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率の各々の補正量が０となっている請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項９】
ディーゼルエンジンと、このディーゼルエンジンの排気中に含まれるＮＯｘを処理するためのＮＯｘ処理装置と、前記ディーゼルエンジンの排気中に含まれる煤を処理するための煤処理装置とを有するエンジンシステムに備えられるディーゼルエンジンの燃焼制御方法であって、
前記ＮＯｘ処理装置の処理能力を検出するＮＯｘ処理能力検出工程と、
前記煤処理装置の処理能力を検出する煤処理能力検出工程と、
エンジン負荷の変化に応じて前記ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度、及び当該燃焼室内への燃料の噴射のタイミングを徐々に移行させて、前記ディーゼルエンジンの燃焼モードを、ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし且つ第１のタイミングで当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モードと、前記燃焼室内の酸素濃度を前記第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし且つ前記第１のタイミングよりも早い第２のタイミングで前記燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードとの間で移行させる燃焼制御工程とを備え、
この燃焼制御工程では、燃焼モードを予混合燃焼モードと拡散燃焼モードとの間で移行させるときにマップ上の第１の移行ルートを通るように燃焼室内の酸素濃度に関する酸素濃度移行率と燃料の噴射のタイミング及び量に関する噴射形態移行率を制御し、
さらに、前記ＮＯｘ処理能力検出工程及び前記煤処理能力検出工程での検出結果を参照して、前記煤処理装置の煤処理能力が煤処理能力第１所定値以上であり、且つ前記ＮＯｘ処理装置のＮＯｘ処理能力がＮＯｘ処理能力第１所定値未満である場合に、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を補正して、前記第１の移行ルートよりもＮＯｘ発生量が少なく、且つ煤発生量が多い、第２の移行ルートを通るように酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を制御するようになっていること、
を特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御方法。
【請求項１０】
前記燃焼制御工程では、前記ＮＯｘ処理能力検出工程及び前記煤処理能力検出工程での検出結果を参照して、前記煤処理装置の煤処理能力が煤処理能力第１所定値より低い煤処理能力第２所定値未満であり、前記ＮＯｘ処理装置のＮＯｘ処理能力がＮＯｘ処理能力第１所定値より高いＮＯｘ処理第２所定値以上である場合に、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を補正して、前記第１の移行ルートよりも煤発生量が少なく、且つＮＯｘ発生量が多い、第３の移行ルートを通るように酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を制御するようになっている請求項９に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼制御装置、及び燃焼制御方法に関し、特に、ＮＯｘ処理装置と煤処理装置を有するエンジンシステムに備えられるディーゼルエンジンの燃焼制御装置及び燃焼制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンの排気中に含まれるＮＯｘを処理するためのＮＯｘ処理装置を備えるエンジンシステムが知られている。このようなエンジンシステムとしては、特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３５６１２６号公報
【０００４】
具体的には特許文献１には、低負荷運転域では予混合燃焼モードでエンジンを運転し、高負荷運転域では拡散燃焼モードでエンジンを運転するようなディーゼルエンジンの燃焼制御装置が記載されている。この、燃焼制御装置が搭載されるエンジンシステムは、ＮＯｘ（窒素酸化物）を処理するためのＨＣ変動型触媒とλ変動型触媒を備える。そして燃焼制御装置は、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行させるときに、酸素濃度と燃料噴射量及び燃料噴射のタイミングとを並行して制御するようになっている。さらにこのような燃焼制御装置は、ＮＯｘ処理装置に吸蔵されているＮＯｘが飽和状態に達したときに、エンジン負荷領域に応じてＨＣを変動させるか、又は空燃比をリッチにして、ＨＣ変動型触媒又はλ変動型触媒を再生することとしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、燃焼制御装置では、燃焼モードを移行させている間に酸素濃度と、燃料噴射の量及びタイミングを並行して制御するため、燃焼室内の酸素濃度や燃料の量が連続的に変化し、これにより、燃焼室内の酸素が過剰となって排気中のＮＯｘが増加し、又は燃料が過剰となって排気中の煤が増加してしまう。そして、従来用いられていた装置では、排気系統に設けられたＮＯｘ処理装置及び煤処理装置の処理能力を考慮することなく、燃焼モードの移行制御を行っていた。即ち、従来用いられていた装置では、ＮＯｘ処理装置が飽和状態に近付いて処理能力が低下しているにも関わらず、燃焼モードの移行時に燃焼室内の酸素濃度を増やして排気中のＮＯｘを増加させ、又は煤処理装置が飽和状態に近付いて処理能力が低下しているにも関わらず、燃焼室内の燃料を増やして排気中の煤を増加させていた。そしてこのような制御の結果、排気中のＮＯｘや煤が十分に処理されずに大気に放出されてしまうという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、燃焼モードを移行させるときに、ＮＯｘや煤を確実に処理することができるディーゼルエンジンの燃焼制御装置及び方法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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、ディーゼルエンジンと、このディーゼルエンジンの排気中に含まれるＮＯｘを処理するためのＮＯｘ物処理装置と、ディーゼルエンジンの排気中に含まれる煤を処理するための煤処理装置とを有するエンジンシステムに備えられるディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、ＮＯｘ処理装置の処理能力を検出するＮＯｘ処理能力検出手段と、煤処理装置の処理能力を検出する煤処理能力検出手段と、エンジン負荷の変化に応じてディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度、及び当該燃焼室内への燃料の噴射のタイミングを徐々に移行させて、ディーゼルエンジンの燃焼モードを、ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし且つ第１のタイミングで当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モードと、燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし且つ第１のタイミングよりも早い第２のタイミングで燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードとの間で移行させる燃焼制御手段とを備え、この燃焼制御手段は、燃焼モードを予混合燃焼モードと拡散燃焼モードとの間で移行させるときにマップ上の第１の移行ルートを通るように燃焼室内の酸素濃度に関する酸素濃度移行率と燃料の噴射のタイミング及び量に関する噴射形態移行率を制御し、さらに、ＮＯｘ処理能力検出手段及び煤処理能力検出手段の検出結果を参照して、煤処理装置の煤処理能力が煤処理能力第１所定値以上であり、且つＮＯｘ処理装置のＮＯｘ処理能力がＮＯｘ処理能力第１所定値未満である場合に、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を補正して、第１の移行ルートよりもＮＯｘ発生量が少なく、且つ煤発生量が多い、第２の移行ルートを通るように酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を制御するようになっていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成された本発明によれば、燃焼モードの移行する際に、第１の移行ルートと比較して、煤の発生よりもＮＯｘの発生を優先的に抑制するような第２の移行ルートを利用することによって、処理能力が低下しているＮＯｘ処理装置の負担を軽減させることができる。従って、処理性能が低下しているＮＯｘ処理装置、及び処理性能が低下していない煤処理装置によって、排気中のＮＯｘ及び煤を処理することになるが、排気中のＮＯｘが少なくなるように制御が行われるので、排気中のＮＯｘ及び煤を確実に処理することができる。
【０００９】
また、本発明において好ましくは、燃焼制御手段は、ＮＯｘ処理能力検出手段及び煤処理能力検出手段の検出結果を参照して、煤処理装置の煤処理能力が煤処理能力第１所定値より低い煤処理能力第２所定値未満であり、ＮＯｘ処理装置のＮＯｘ処理能力がＮＯｘ処理能力第１所定値より高いＮＯｘ処理第２所定値以上である場合に、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を補正して、第１の移行ルートよりも煤発生量が少なく、且つＮＯｘ発生量が多い、第３の移行ルートを通るように酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を制御するようになっている。
【００１０】
このように構成された本発明によれば、燃焼モードの移行する際に、第１の移行ルートと比較して、ＮＯｘの発生よりも煤の発生を優先的に抑制するような第３の移行ルートを利用することによって、処理能力が低下している煤処理装置の負担を軽減させることができる。従って、処理性能が低下している煤処理装置、及び処理性能が低下していないＮＯｘ処理装置によって、排気中のＮＯｘ及び煤を処理することになるが、排気中の煤が少なくなるような制御が行われるので、排気中のＮＯｘ及び煤を確実に処理することができる。
【００１１】
また、本発明において好ましくは、煤処理装置は、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）装置であり、煤処理能力第１所定値は、燃焼室内の排気温度に応じて予め設定された値であり、排気温度が高くなるほど小さくなるように設定されている。
【００１２】
このように構成された本発明によれば、排気ガス温度が高く、ＤＰＦ装置を再生するときに大幅な燃費の悪化を伴わないようなときに、煤処理能力第１所定値をさらに小さくして、第２の移行ルートを通って燃焼モードを移行させる機会を増やすことができる。これにより、処理能力が低いＮＯｘ処理装置の処理負担をさらに軽減することができる。
【００１３】
また、本発明において好ましくは、ＮＯｘ処理装置は、ＬＮＴ（Lean NOx Trap）装置であり、ＮＯｘ処理能力第２所定値は、空燃比に応じて予め設定された値であり、空燃比が高くなるほど大きくなるように設定されている。
【００１４】
このように構成された本発明によれば、排気の空燃比が低く、ＬＮＴ装置を再生するときに大幅な燃費の悪化を伴わないようなときに、ＮＯｘ処理能力第２所定値をさらに小さくして、第３の移行ルートを通って燃焼モードを移行させる機会を増やすことができる。これにより、処理能力が低い煤処理装置の処理負担をさらに軽減することができる。
【００１５】
また、本発明において好ましくは、燃焼制御手段は、拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの各々のモードにおいて、メイン噴射及びこれよりも前のパイロット噴射を行わせるようになっており、パイロット噴射とメイン噴射の間隔は、拡散燃焼モードよりも予混合燃焼モードで大きくなるっている。
【００１６】
また、本発明において好ましくは、第２の移行ルートにおける酸素濃度移行率と噴射形態移行率の各々の補正量は、拡散燃焼モードに近い状態よりも予混合燃焼モードに近い状態で少なくなっている。
【００１７】
このように構成された本発明によれば、煤及びＮＯｘの発生が少ない予混合燃焼モードに近い状態において酸素濃度移行率と噴射形態移行率の補正量を減らすことができる。これにより、予混合燃焼モードに近い状態では、第１の移行ルートと同じような移行形態をとることができるので、煤処理装置、又はＮＯｘ処理装置の何れかの負担を一方的に増加させるのを防止することができる。そしてこれにより、煤処理装置、又はＮＯｘ処理装置の再生頻度を低下させることができ、燃費の低下を防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明において好ましくは、第３の移行ルートにおける酸素濃度移行率と噴射形態移行率の各々の補正量は、拡散燃焼モードに近い状態よりも予混合燃焼モードに近い状態で少なくなっている。
【００１９】
このように構成された本発明によれば、煤及びＮＯｘの発生が少ない予混合燃焼モードに近い状態において酸素濃度移行率と噴射形態移行率の補正量を減らすことができる。これにより、予混合燃焼モードに近い状態では、第１の移行ルートと同じような移行形態をとることができるので、煤処理装置、又はＮＯｘ処理装置の何れかの負担を一方的に増加させるのを防止することができる。そしてこれにより、煤処理装置、又はＮＯｘ処理装置の再生頻度を低下させることができ、燃費の低下を防ぐことができる。
【００２０】
また、本発明において好ましくは、第２の移行ルート及び第３の移行ルートにおける予混合燃焼モードに近い状態では、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率の各々の補正量が０となっている。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明は、ディーゼルエンジンと、このディーゼルエンジンの排気中に含まれるＮＯｘを処理するためのＮＯｘ処理装置と、ディーゼルエンジンの排気中に含まれる煤を処理するための煤処理装置とを有するエンジンシステムに備えられるディーゼルエンジンの燃焼制御方法であって、ＮＯｘ処理装置の処理能力を検出するＮＯｘ処理能力検出工程と、煤処理装置の処理能力を検出する煤処理能力検出工程と、エンジン負荷の変化に応じてディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度、及び当該燃焼室内への燃料の噴射のタイミングを徐々に移行させて、ディーゼルエンジンの燃焼モードを、ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし且つ第１のタイミングで当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モードと、燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし且つ第１のタイミングよりも早い第２のタイミングで燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードとの間で移行させる燃焼制御工程とを備え、この燃焼制御工程では、燃焼モードを予混合燃焼モードと拡散燃焼モードとの間で移行させるときにマップ上の第１の移行ルートを通るように燃焼室内の酸素濃度に関する酸素濃度移行率と燃料の噴射のタイミング及び量に関する噴射形態移行率を制御し、さらに、ＮＯｘ処理能力検出工程及び煤処理能力検出工程での検出結果を参照して、煤処理装置の煤処理能力が煤処理能力第１所定値以上であり、且つＮＯｘ処理装置のＮＯｘ処理能力がＮＯｘ処理能力第１所定値未満である場合に、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を補正して、第１の移行ルートよりもＮＯｘ発生量が少なく、且つ煤発生量が多い、第２の移行ルートを通るように酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を制御するようになっていることを特徴とする。
【００２２】
このように構成された本発明によれば、燃焼モードの移行する際に、第１の移行ルートと比較して、煤の発生よりもＮＯｘの発生を優先的に抑制するような第２の移行ルートを利用することによって、処理能力が低下しているＮＯｘ処理装置の負担を軽減させることができる。従って、処理性能が低下しているＮＯｘ処理装置、及び処理性能が低下していない煤処理装置によって、排気中のＮＯｘ及び煤を処理することになるが、排気中のＮＯｘが少なくなるような制御を行うので、排気中のＮＯｘ及び煤を確実に処理することができる。
【００２３】
また、本発明において好ましくは、燃焼制御工程では、ＮＯｘ処理能力検出工程及び煤処理能力検出工程での検出結果を参照して、煤処理装置の煤処理能力が煤処理能力第１所定値より低い煤処理能力第２所定値未満であり、ＮＯｘ処理装置のＮＯｘ処理能力がＮＯｘ処理能力第１所定値より高いＮＯｘ処理第２所定値以上である場合に、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を補正して、第１の移行ルートよりも煤発生量が少なく、且つＮＯｘ発生量が多い、第３の移行ルートを通るように酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を制御するようになっている。
【００２４】
このように構成された本発明によれば、燃焼モードの移行する際に、第１の移行ルートと比較して、ＮＯｘの発生よりも煤の発生を優先的に抑制するような第３の移行ルートを利用することによって、処理能力が低下している煤処理装置の負担を軽減させることができる。従って、処理性能が低下している煤処理装置、及び処理性能が低下していないＮＯｘ処理装置によって、排気中のＮＯｘ及び煤を処理することになるが、排気中の煤が少なくなるような制御を行うので、排気中のＮＯｘ及び煤を確実に処理することができる。
【発明の効果】
【００２５】
このように本発明によれば、燃焼モードを移行させるときに、ＮＯｘや煤を確実に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態によるディーゼルエンジンの燃焼制御装置が適用されたエンジンシステムを示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態における、ディーゼルエンジンの状態に応じた燃料噴射モードを示すマップである。
【図３】本発明の実施形態において、各燃焼モードを実行しているときの燃焼室内の酸素濃度の目標値を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態において、燃焼モードの移行時の各燃料噴射形態移行率における燃料噴射量とタイミングの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態による燃焼制御装置が燃焼モードの移行時に用いるマップである。
【図６】本発明の実施形態における、ＤＰＦに堆積している煤の量と、ＤＰＦの上流側での排気温度と、選択すべき移行ルートとの関係を示すマップである。
【図７】本発明の実施形態における、ＬＮＴのＮＯｘ吸蔵量と、排気の空燃比λと、選択すべき移行ルートとの関係を示すマップである。
【図８】本発明の実施形態における、ＬＮＴのＮＯｘ吸蔵量と、排気の空燃比λと、選択すべき移行ルートとの関係を示すマップである。
【図９】本発明の実施形態における、ＮＯｘ処理能力とＬＮＴ処理能力と選択される移行ルートとの関係を示すマップである。
【図１０】本発明の実施形態における、ＮＯｘ処理能力とＬＮＴ処理能力と選択される移行ルートとの関係を示すマップである。
【図１１】本発明の実施形態における、ＮＯｘ処理能力とＬＮＴ処理能力と選択される移行ルートとの関係を示すマップである。
【図１２】本発明の実施形態において、燃焼モードを移行させるときのＥＣＵの一連の処理を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるディーゼルエンジンの燃焼制御装置について説明する。図１は、ディーゼルエンジンの燃焼制御装置が適用されたエンジンシステムを示す概略図である。
【００２８】
図１に示すように、エンジンシステムは、ディーゼルエンジン１と、このディーゼルエンジン１から延びる吸気通路３及び排気通路５を有する。ディーゼルエンジン１は、多気筒式のディーゼルエンジンであり、燃焼室７と、この燃焼室７内で運動するピストン９と、所定のタイミングで燃焼室７内に燃料を噴射するインジェクタ１１とを備える。そして燃焼室７と吸気通路３の間には、吸気バルブ１３が設けられており、さらに燃焼室７と排気通路５の間には、排気バルブ１５が設けられている。
【００２９】
吸気通路３には、その上流側から、吸気量を調整するための吸気絞り弁１７、ターボ過給機１９のコンプレッサ２１、インタークーラ２３が設けられている。そして吸気通路３は、マニフォルド２５を介してディーゼルエンジン１の燃焼室７の吸気側に連通されている。
【００３０】
排気通路５には、その上流側から、ターボ過給機１９のタービン２７、酸化触媒２９、及び排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するための煤処理装置としてのＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３１、及び排気中のＮＯｘを処理するためのＮＯｘ処理装置としてのＬＮＴ（Lean NOx Trap）３３が設けられている。このＬＮＴ３３は、ディーゼルエンジンの排気の空燃比がリーンのときにＮＯｘをトラップし、空燃比がリッチのときにＮＯｘをパージする。なお、本実施形態では、ＮＯｘ処理装置としてＬＮＴを用いることとしているが、ＮＯｘ処理装置としては、排気中に尿素を噴射して排気中のＮＯｘを還元するようなＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒を用いてもよい。
【００３１】
また、吸気通路３と排気通路５の間には、ＥＧＲ通路３５が設けられている。ＥＧＲ通路３５は、ＤＰＦ３１の下流側からターボ過給機１９のコンプレッサ２１の上流側に排気を還流させるようになっている。具体的には、このＥＧＲ通路３５は、ＤＰＦ３１の下流側から、吸気絞り弁１７とターボ過給機１９のコンプレッサ２１の間まで延びる。そしてＥＧＲ通路３５には、排気の温度を下げるＥＧＲクーラ３７、及び排気の還流量を調節するためのＥＧＲバルブ３９が設けられている。
【００３２】
そしてＥＣＵ４１が、ディーゼルエンジン１の吸気、排気、及び燃料の噴射を制御する。具体的には、ＥＣＵ４１は、吸気絞り弁１７の開度を制御することで、ディーゼルエンジン１への吸気量を制御する。また、ＥＣＵ４１は、ＥＧＲバルブ３９の開度を制御することでディーゼルエンジン１に還流されるＥＧＲ量を制御する。そしてＥＣＵ４１は、吸気絞り弁１７、及びＥＧＲバルブ３９の開度を制御することによって、燃焼室７内の酸素濃度を制御する。
【００３３】
また、ＥＣＵ４１は、インジェクタ１１を制御することによって、燃焼室７内へ燃料を供給するタイミング及び量を制御する。具体的にはＥＣＵ４１は、インジェクタ１１を制御してメイン噴射、パイロット噴射、及びポスト噴射を行うようになっている。ここでメイン噴射とは、比較的多量の燃料を燃焼室７内に噴射して、この燃料に着火させることでトルクを発生させるものであり、パイロット噴射の前に行われるパイロット噴射とは、比較的少量の燃料を燃焼室７内に噴射して、燃料と空気を混合させるためのものである。また、ポスト噴射とは、ＤＰＦ３１の再生時に行われるものであり、ディーゼルエンジン１の膨張行程で燃焼室７内に燃料を噴射して、排気通路５に未燃燃料を噴射するものである。そして未燃燃料をＤＰＦ３１の上流の酸化触媒に供給することで、ＤＰＦ３１が再生される。そしてＥＣＵ４１によるメイン噴射及びパイロット噴射の制御は、ピストン９のクランク角（ＣＡ）を検出するためのクランク角センサ４３、吸気の圧力状態を検出するための吸気圧センサ４５、排気の酸素濃度を検出するためのＯ2センサ４７、ディーゼルエンジン１に流入される空気流量を検出するエアフローセンサ４９、ディーゼルエンジン１に流入される空気の温度を検出する吸気温度センサ５１、アクセル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５３、ＤＰＦ３１の上流側と下流側の差圧を検出するための差圧センサ５５、及び排気通路５におけるＤＰＦ３１の上流側の排気の温度を検出するための排気温度センサ５７の検出結果に基づいて行われる。
【００３４】
図２は、ディーゼルエンジンの状態に応じた燃料噴射モードを示すマップである。この図２に示すように、ディーゼルエンジン１では、エンジン負荷及びエンジンの回転数に応じて、拡散燃焼モードと予混合燃焼モード（ＰＣＩ燃焼モード）の２種類の燃料噴射モードが切り替えられる。
【００３５】
拡散燃焼モードでは、ＥＣＵ４１は、燃焼室７の圧縮工程においてピストン９が上死点近傍にあるときに、パイロット噴射及びメイン噴射を行って、燃焼室７内に燃料が噴射されるようにインジェクタ１１を制御する。具体的には拡散燃焼モードでは、ピストン９が上死点に達する直前にパイロット噴射を行い、ピストンが上死点に達した直後にメイン噴射を行うようになっており、メイン噴射と燃料の着火が並行して行われる。
【００３６】
一方で、予混合燃焼モードでは、ＥＣＵ４１は、拡散燃焼モードよりも早いタイミングで燃焼室７内に燃料が噴射されるようにインジェクタ１１を制御する。そして予混合燃焼モードでは、ピストン９が上死点に到達する前にパイロット噴射及びメイン噴射が行われ、燃料が着火する前に燃料の噴射を終えるようになっている。これにより、燃料が着火する前に、燃料が均一な雰囲気を作り出すことができ、燃料と空気の当量比を比較的低くして燃料の不完全燃焼、又は煤の発生を抑制することができる。この予混合燃焼モードは、燃料を均一にするための時間を確保する必要があるので、エンジン負荷が比較的低く、且つディーゼルエンジン１の回転数が比較的少ない場合に使用される。そしてＥＣＵ３９は、エンジン負荷に応じて燃料の噴射形態を予混合燃焼モードと拡散燃焼モードの間で切り替える。
【００３７】
図３は、各燃焼モードを実行しているときの燃焼室内の酸素濃度の目標値を示すグラフであり、このグラフでは、Ｘ軸に酸素濃度移行率を示し、Ｙ軸に燃焼室内の酸素濃度を示す。この図に示すように、拡散燃焼モードを実行するときの酸素濃度Ｃ1は、予混合燃焼モードを実行するときの酸素濃度Ｃ2よりも高くなっている。これは、拡散燃焼モードを実行しているときには、酸素の当量比が高くなる（酸素が少なくなる）と、ＣＯ、ＨＣ、又は煤が発生し易くなるので、ＥＧＲ量を制御することによって燃焼室７内に供給される酸素の濃度を予混合燃焼モードを実行する場合よりも高くして、不完全燃焼を抑制する必要があるからである。そして、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行するときは、経路Ｌ1に沿って燃焼室７内の酸素濃度を徐々に高くし、一方で、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行するときは、経路Ｌ1に沿って燃焼室７内の酸素濃度を徐々に低くする。そして、拡散燃焼モードにおける酸素濃度移行率を０．０とし、予混合燃焼モードにおける酸素濃度移行率を１．０とすると、酸素濃度移行率は、燃焼室７内の酸素濃度に比例して増減する。
【００３８】
図４は、燃焼モードを移行させるときの燃料噴射のタイミングと燃料噴射形態の変化の関係のグラフであり、図５は、燃焼モードを移行させるときに用いるマップである。
【００３９】
図４では、横軸にピストン９のクランク角度（ＣＡ）を示し、縦方向に燃料噴射量を示す。そしてこの図に示すように、ＥＣＵ４１は、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行するときに、パイロット噴射のタイミングを徐々に遅らせ、且つ、パイロット噴射量を徐々に増量して、パイロット噴射量を予混合燃焼モード時のパイロット噴射量に近づけるようになっている。また、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行するときには、ＥＣＵ４１は、パイロット噴射のタイミングを徐々に早め、且つ、パイロット噴射量を徐々に減らして、パイロット噴射量を、拡散燃焼モード時のパイロット噴射量に近づけるようになっている。
【００４０】
図５に示すマップでは、Ｘ軸方向に酸素濃度移行率を示し、Ｙ軸方向に噴射形態移行率を示し、さらに点（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）を拡散燃焼モードとし、点（Ｘ，Ｙ）＝（１，１）を予混合燃焼モードとする。また、この図に示すようにＮＯｘは、酸素量が多く（ＥＧＲ率が低い）、且つ燃焼温度が高い場合に増加し、ＮＶＨは、ディーゼルエンジン負荷が高くなると増加し、Ｓｏｏｔは、燃焼温度が高く当量比が高くなると増加し、ＨＣは燃焼温度が低く当量比が高くなると増加する。そしてＥＣＵ４１は、ＤＰＦのＤＰＦ処理能力、及びＬＮＴのＬＮＴ処理能力に基づいて３つの移行ルートＡ，Ｂ，Ｃのうちの最適な移行ルートを選択し、選択した移行ルートに基づいて、ディーゼルエンジン１の燃焼モードを拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間を移行させる。燃焼モードの移行は、ＥＣＵ３９が、燃焼室７内の酸素濃度を制御しながら、酸素濃度に基づいてインジェクタ１１による燃料の噴射形態の噴射形態移行率を制御することによって、制御される。
【００４１】
移行ルートＡは、燃焼室７内の酸素濃度を比較的高くして燃焼モードを移行させる経路であり、煤の発生よりもＮＯｘの発生を優先的に抑制するような経路である。移行ルートＢは、燃焼室７内の酸素濃度を比較的低くして燃焼モードを移行させる経路であり、ＮＯｘの発生よりも煤の発生を優先的に抑制するような経路である。そして移行ルートＣは、酸素濃度移行率及び噴射形態移行率をバランス良く制御して、ＮＯｘ及び煤を総合的に増やさないような経路である。
【００４２】
移行ルートＡは、移行ルートＣにおける酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を補正して、煤の発生よりもＮＯｘの発生を優先的に抑制するような移行ルートである。そして移行ルートＡにおける予混合燃焼モード近傍では、酸素濃度移行率と噴射形態移行率の関係が移行ルートＣと同一になるように補正量が０となる。一方で、移行ルートＡの拡散燃焼モード近傍では、酸素濃度移行率の変化量が、噴射形態移行率の変化量よりも大幅に大きくなるように補正される。
【００４３】
移行ルートＢは、移行ルートＣにおける酸素濃度移行率及び噴射形態移行率を補正して、ＮＯｘの発生よりも煤の発生を優先的に抑制するような移行ルートである。移行ルートＢにおける予混合燃焼モード近傍では、酸素濃度移行率と噴射形態移行率の関係が移行ルートＣと同一になるように補正量が０となる。一方で、移行ルートＢにおける拡散燃焼モード近傍では、噴射形態移行率の変化量が、酸素濃度移行率の変化量よりも大幅に大きくなるように補正される。
【００４４】
燃焼モードを移行させるときのルートは、ＥＣＵ４１が、ＤＰＦ処理能力及びＬＮＴ処理能力を比較することで選択される。ここで、ＤＰＦ処理能力とは、ＤＰＦ３１が捕集可能な煤の量の上限値に対する、捕集可能量の割合をいう。そしてＤＰＦ処理能力は、ＥＣＵ４１が差圧センサ５５の検出結果に基づいて、現在のＤＰＦ３１の煤捕集量を検出し、検出した値を、予め決定されたＤＰＦ３１の煤捕集可能量の上限値から減じ、さらに煤捕集可能量に対する現在の煤捕集量の割合を演算することで算出される。
【００４５】
また、ＬＮＴ処理能力とは、ＬＮＴ３３が吸蔵可能なＮＯｘ量の上限値に対する吸蔵可能量の割合をいう。ＬＮＴ処理能力は、ＥＣＵ４１がディーゼルエンジン１の燃焼室７内の酸素濃度からＮＯｘ発生量を逐次算出した値の積算値（現在のＮＯｘ吸蔵量）を、予め決定されたＬＮＴ３３のＮＯｘ吸蔵可能量の上限値から減じ、さらにＮＯｘ吸蔵可能量に対する現在のＮＯｘ吸蔵量の割合を演算することで算出される。
【００４６】
図６は、ＤＰＦに堆積している煤の量と、排気通路内におけるＤＰＦの上流側での排気温度と、選択すべき移行ルートとの関係を示すマップであり、図７及び図８は、ＬＮＴのＮＯｘ吸蔵量と、排気の空燃比λと、選択すべき移行ルートとの関係を示すマップである。
【００４７】
図６では、縦軸にＤＰＦ３１内の煤堆積量を示し、横軸にＤＰＦ３１の上流側の排気温度を示す。縦軸では、上方ほどＤＰＦ３１の煤の堆積量が多くなっていること、即ちＤＰＦ処理能力が低いことを示し、下方ほどＤＰＦ３１の煤の堆積量が少なくなっていること、即ちＤＰＦ処理能力が高いことを示す。そして横軸では、左側で排気温度が低いこと、即ちＤＰＦ３１の再生に際して燃費の低下が多いことを示し、右側で排気温度が高いこと、即ちＤＰＦ３１の再生に際して燃費の低下が少ないことを示す。
【００４８】
そして、ＤＰＦ３１の煤の堆積量が多く、且つ排気温度が低い場合（領域Ｚ1）には、ＤＰＦ処理能力が低く、且つＤＰＦ３１を再生しようとすると燃費が大幅に低下するため、ＮＯｘの発生よりも煤の発生を優先して燃料を増やし、さらに大幅な燃費の低下が生じないような移行ルートＢが選択される。さらに領域Ｚ1で示す場合よりもＤＰＦ３１の煤の堆積量が少ない、又は排気温度が高い場合（領域Ｚ2）には、ＤＰＦ３１の処理能力が低く、且つ領域Ｚ1に属するときよりも排気温度が低いので、煤が増える移行ルートＡを選択することができないこととなり、これ以外の移行ルートＢ又は移行ルートＣの何れかが選択可能となる。また、領域Ｚ2で示す場合よりもＤＰＦ３１の煤の堆積量がさらに少ない、又は排気の温度がさらに高い場合（領域Ｚ3）には、ＤＰＦ３１の処理能力が高く、さらに煤が増加したとしてもＤＰＦ３１の再生を行うときに大幅な燃費の低下を招かないので、何れの移行ルートを選択することも可能となる。
【００４９】
図７及び図８は、ＬＮＴのＮＯｘ吸蔵量と、排気の空燃比λと、選択すべき移行ルートとの関係を示すマップである。これら図７及び図８では、縦軸にＬＮＴ３３のＮＯｘ吸蔵量を示し、横軸に排気の空燃比λを示す。縦軸では、上側でＬＮＴ３３のＮＯｘ吸蔵量が多くなっていること、下側でＬＮＴ３３のＮＯｘ吸蔵量が少なくなっていることを示す。そして横軸では、左側で空燃比λが低いこと、右側で空燃比λが高いことを示す。図７に示すマップは、図６に示すマップに基づいて移行ルートＡ，Ｂ，Ｃの何れもが選択可能である場合、即ちＤＰＦ処理能力と排気温度の関係が図６のマップの領域Ｚ3に属する場合に使用されるものである。また、図８に示すマップは、図６に示すマップに基づいて移行ルートＡを選択することができない場合、即ちＤＰＦ処理能力と排気温度の関係が図６のマップの領域Ｚ1又は領域Ｚ2に属する場合に使用されるものである。
【００５０】
先ず、図７に示すマップを参照すると、ＬＮＴ３３のＮＯｘ吸蔵量が少なく、且つ空燃比が低い場合（領域Ｚ4）には、ＬＮＴ処理能力が高く、且つ大幅な燃費の低下を伴わずにＬＮＴ３３を再生できることが分かる。よってこの場合には、ＮＯｘの発生よりも煤の発生を優先的に抑制するような移行ルートＢが選択される。
【００５１】
さらに領域Ｚ4で示す場合よりもＬＮＴ処理能力が低い、又は空燃比λが高い場合（領域Ｚ5）には、ＬＮＴ処理能力とＤＰＦ処理能力がほぼ均一となっているため、ＮＯｘと煤の何れも増加しないような移行ルートＣが選択される。
【００５２】
さらに領域Ｚ5で示す場合よりもＮＯｘ吸蔵量が多く、且つ空燃比λが高い場合（領域Ｚ6）には、ＬＮＴ処理能力が低く、且つＬＮＴの再生に大幅な燃費の低下を伴う。一方で上述のように図７のマップを使用するのは、ＤＰＦ処理能力が高いか、又は排気温度が高いという何れか一方の条件を満たしているため、煤の発生よりもＮＯｘの発生を優先的に抑制するような移行ルートＡが選択される。
【００５３】
次に、図８に示すマップを参照すると、ＬＮＴのＮＯｘ吸蔵量が少なく、且つ空燃比が低い場合（領域Ｚ7）には、領域Ｚ4の場合と同様に、ＬＮＴ処理能力が高く、且つ大幅な燃費の低下を伴わずにＬＮＴを再生できる。よってこの場合には、ＮＯｘの発生よりも煤の発生を優先的に抑制するような移行ルートＢが選択される。
【００５４】
さらに領域Ｚ7で示す場合よりもＬＮＴ処理能力が低い、又は空燃比λが高い場合（領域Ｚ8）には、ＬＮＴ処理能力とＮＯｘ処理能力がほぼ均一となっているため、ＮＯｘと煤の何れも増加しないような移行ルートＣが選択される。そして図８のマップを使用するときは、ＤＰＦ処理能力が低いか、又は排気温度が低いため、煤の発生よりもＮＯｘの発生を優先的に抑制するような移行ルートＡは用いないようになっている。
【００５５】
このようにＥＣＵ４１は、先ず、ＬＮＴ３３よりも再生頻度が低い、即ち単位運転時間に対してＬＮＴ３３よりも処理能力が高いＤＰＦ３１のＤＰＦ処理能力に基づいて移行ルートを選択して、さらにＤＰＦ処理能力に基づいて移行ルートを選択することができない場合には、ＤＰＦ処理能力とＬＮＴ処理能力に基づいて移行ルートを選択するようになっている。
【００５６】
図９乃至図１１は、ＤＰＦ処理能力とＬＮＴ処理能力との関係を参照して移行ルートを選択するときのマップであり、上記図６乃至図８を参照して説明した一連の処理をさらに詳細に説明するためのものである。具体的には、上述の図６乃至図８を参照した説明では、先ず、ＤＰＦ処理能力と排気温度の関係を参照して、次に、ＬＮＴ処理能力と空燃比の関係を参照することで移行ルートを選択するものとして説明した。一方で、以下の図９乃至図１１を参照した説明では、かかる説明を、ＤＰＦ処理能力とＬＮＴ処理能力に着目してさらに詳述する。
【００５７】
図９は、図６の領域Ｚ1乃至Ｚ3の全ての領域に属する可能性がある、或る排気温のときのＤＰＦ処理能力及びＬＮＴ処理能力と、選択される移行ルートの関係を示すグラフであり、縦軸にはＤＰＦ処理能力（煤捕集量）を横軸にはＬＮＴ処理能力（ＮＯｘ吸蔵量）を示す。そして、ＤＰＦ処理能力とＬＮＴ処理能力との関係が領域Ｚ９に属する場合には移行ルートＡが選択されることを示し、領域Ｚ１０に属する場合には移行ルートＣが選択されることを示し、領域Ｚ１１に属する場合には移行ルートＢが選択されることを示す。
【００５８】
領域Ｚ９は、ＤＰＦ処理能力がＤＰＦ処理能力第１所定値以上、且つＬＮＴ処理能力がＬＮＴ処理能力第１所定値未満の領域によって規定される。そしてこのような場合には、ＤＰＦ処理能力が高く、且つＬＮＴ処理能力が低いため、煤の発生よりもＮＯｘの発生を優先的に抑制するような移行ルートＡが選択される。
【００５９】
領域Ｚ１０は、ＤＰＦ処理能力がＤＰＦ処理能力第２所定値以上であり、且つＬＮＴ処理能力がＬＮＴ処理能力第２所定値未満となる領域のうち、領域Ｚ９を除く領域によって規定される。そしてこのような場合には、ＤＰＦ処理能力及びＬＮＴ処理能力の何れもが十分な処理能力を有しているため移行ルートＣが選択される。
【００６０】
領域Ｚ１１は、ＤＰＦ処理能力がＤＰＦ処理能力第２所定値未満であり、またはＬＮＴ処理能力がＬＮＴ処理能力第２所定値以上の領域によって規定される。そしてこのような場合には、ＤＰＦ処理能力が低く、またはＬＮＴ処理能力が高いため、ＮＯｘの発生よりも煤の発生を優先的に抑制するような移行ルートＢが選択される。
【００６１】
そして図９に示す或る排気温度及び或る空燃比の条件下では、ＤＰＦ処理能力第１所定値がＮ１、ＤＰＦ処理能力第２閾値がＮ２、ＬＮＴ処理能力第１所定値がＭ１、ＬＮＴ処理能力第２所定値がＭ２とされる。
【００６２】
図１０は、図９に示すマップと比較して、排気温度及び空燃比が高い場合における、ＤＰＦ処理能力及びＬＮＴ処理能力と、選択される移行ルートの関係を示すグラフである。煤処理装置としてＤＰＦ３１を用いた場合、運転時の排気温度が上昇すると、排気温度を、ＤＰＦ３１を再生するために必要な温度まで上昇させるために必要となる燃料の量が少なくなる。よって、排気温度が高い場合には、領域Ｚ９を規定するＤＰＦ処理能力第１所定値が、Ｎ１よりも小さいＮ３に設定される。これにより、領域Ｚ９が下側に広がり、移行ルートＡが選択される頻度が増す。
【００６３】
また、運転時の排気温度が高い場合には、上述のようにＤＰＦ３１が再生し易くなる。
このため、ＤＰＦ処理能力が高くない場合に、煤の発生よりもＮＯｘの発生を優先的に抑制し、煤が増えたとしても、大幅な燃費の低下を伴わずにＤＰＦ３１を再生することができる。よって、運転時の排気温度が高い場合には、移行ルートＣが選択される領域Ｚ１０を規定するＤＰＦ処理能力第２所定値が、Ｎ２よりも小さいＮ４に設定される。これにより、領域Ｚ１０が下側に広がり、一方で領域Ｚ１１が上下方向において狭くなる。そして、移行ルートＣが選択される頻度が増し、移行ルートＢが選択される頻度が減る。
【００６４】
ＮＯｘ処理装置としてＬＮＴ３３を用いた場合、運転時の空燃比が上昇してリーン雰囲気に近付くと、ＬＮＴ３３に吸蔵されているＮＯｘをパージさせるために必要な燃料の量が多くなる。よって、空燃比が高い場合には、領域Ｚ９を規定するＬＮＴ処理能力第１所定値を、Ｍ１よりも大きいＭ２とし、さらに領域Ｚ１０を規定するＬＮＴ処理能力第２所定値を、Ｍ３よりも大きいＭ４とすることで領域Ｚ１１を狭くする。これにより、移行ルートＢが選択される頻度が減るので、ＬＮＴ３３によって排気中のＮＯｘを確実に処理することができる。
【００６５】
図１１は、図９に示すマップと比較して、排気温度及び空燃比が低い場合における、ＤＰＦ処理能力及びＬＮＴ処理能力と、選択される移行ルートの関係を示すグラフである。煤処理装置としてＤＰＦ３１を用いた場合、運転時の排気温度が低くなると、排気温度を、ＤＰＦ３１を再生するために必要な温度まで上昇させるために必要となる燃料の量が多くなる。よって、排気温度が低い場合には、領域Ｚ９を規定するＤＰＦ処理能力第１所定値が、Ｎ１よりも大きいＮ５に設定される。これにより、領域Ｚ９が上方に狭まり、移行ルートＡが選択される頻度が減るので、ＤＰＦ３１によって排気中の煤を確実に処理することができる。
【００６６】
また、運転時の排気温度が低下している場合には、上述のようにＤＰＦ３１を再生すると大幅な燃費の低下を招く。このため、排気温度が低く、さらにＤＰＦ処理能力が高くない場合には、煤の発生を極力抑制するために、領域Ｚ１０を規定するＤＰＦ処理能力第２所定値が、Ｎ２よりも大きいＮ６に設定される。これにより、領域Ｚ１０が上方に狭まり、領域Ｚ１１が上方に広がる。そして、移行ルートＢが選択される頻度が増す。
【００６７】
また、運転時の空燃比が低下している場合には、ＬＮＴ３３を再生するために必要な空燃比まで低下させるために必要となる燃料の量が少なくなる。よって、空燃比が低い場合には、領域Ｚ１１を規定するＬＮＴ処理能力第２所定値が、Ｍ２よりも小さいＭ６に設定される。これにより、領域Ｚ１１が左側に広がり、移行ルートＢが選択される頻度が増す。
【００６８】
上述のように、図６乃至図８を参照した説明では、先ずＮＯｘ処理能力を参照して、その後ＬＮＴ処理能力を参照するように２段階の処理で移行ルートを選択するようになっているが、これらの２段階の処理を行うことによって、結局、図９乃至図１１を参照した説明のように、ＮＯｘ処理能力とＬＮＴ処理能力を相対的に比較して、その結果に基づいて移行ルートを選択するようになっている。
【００６９】
次にエンジンシステムの動作について説明する。図９は、エンジンシステムの動作を示すフロー図である。尚、同図、及び以下の説明において符号「Ｓ」は、「ステップ」を示す。
【００７０】
一連の処理が開始すると、Ｓ１においてＥＣＵ４１は、燃焼モードの移行要求があったか否かを判断する。この処理は、ＥＣＵ４１が、アクセル開度センサ５３の検出結果を読み込み、図２に示すようなマップを参照することで行われる。そして、エンジンの回転数及びエンジン負荷が変化して、これらの関係が、図２の予混合燃焼モードの領域から拡散燃焼モードの領域に移行した場合には、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードへの移行要求があったと判断する。また、エンジンの回転数及びエンジン負荷が変化して、これらの関係が、図２の拡散燃焼モードの領域から予混合燃焼モードの領域に移行した場合には、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードへの移行要求があったと判断する。そして何れかの移行要求があった場合には、ＥＣＵ４１は、Ｓ２以降の処理を行う。
【００７１】
Ｓ２においてＥＣＵ４１は、ＤＰＦ処理能力を算出する。この処理は、ＥＣＵ４１が差圧センサ５５の検出結果を読み込んで、予め記憶されたＤＰＦ３１の煤捕集可能量から煤の堆積量を引くことで行われる。次いで、Ｓ３においてＥＣＵ４１は、排気通路５におけるＤＰＦ４１の上流側の排気温度を検出する。この処理は、ＥＣＵ４１が、排気温度センサ５７の検出結果を読み込むことで行われる。
【００７２】
次いで、Ｓ４においてＥＣＵ４１は、図６のマップ、ＤＰＦ処理能力、及び排気温度に基づいて移行ルートを選択する。この処理においては、上述のように、ＤＰＦ処理能力が低く、且つ排気温度が低い場合（領域Ｚ1）には、燃焼モードの移行ルートとして移行ルートＢが選択される。その他の場合には、移行ルートＡ又は移行ルートＣの何れの移行ルートも選択可能であるため、１つの移行ルートを選択することは行わない。そしてＳ５においてＥＣＵ４１は、１つの移行ルートが選択されているか否かを判定する。この処理においては、上記Ｓ４において移行ルートＢが選択された場合にのみ、１つの移行ルートが選択されていると判断する。
【００７３】
そして１つの移行ルートが選択されている場合には、Ｓ６においてＥＣＵ４１は、図３に示すマップの経路Ｌ1に沿って酸素濃度を徐々に移行させ、且つ図４に示すマップに従って噴射形態を徐々に移行させ、これにより図５に示すマップの複数の移行ルートのうち、選択された移行ルートに沿って、燃焼モードを移行させる。そしてＥＣＵ４１は、Ｓ７において燃焼モードの移行が完了したと判断されるまでかかる処理を繰り返し実行する。
【００７４】
一方で、Ｓ５において１つの移行ルートが選択されていないと判断された場合には、Ｓ８においてＥＣＵ４１は、ＬＮＴ処理能力を算出する。次いで、Ｓ９においてＥＣＵは、燃焼室７内の空燃比λを算出する。空燃比λの算出は、ディーゼルエンジン１の回転数、排気温度、吸気絞り弁の開度から推定されるディーゼルエンジン１の負荷等に基づいて瞬間的なＮＯｘ吸蔵量である瞬時ＮＯｘ吸蔵量を算定し、これを積算することで行われる。
【００７５】
次いで、Ｓ１０においてＥＣＵ４１は、ＤＰＦ処理能力と排気温度の関係が、図６のマップの領域Ｚ3に属しているか否かを判断する。そしてＤＰＦ処理能力と排気温度の関係が領域Ｚ3に属していると判断された場合には、Ｓ１１においてＥＣＵ４１は、図７に示すマップ、ＬＮＴ処理能力、及び空燃比λに基づいて移行ルートを選択し、この移行ルートが確定する。そしてＥＣＵ４１は、Ｓ６以降の処理を実行する。一方で、Ｓ１０において領域Ｚ3に属していないと判断された場合には、Ｓ１２においてＥＣＵ４１は、図８に示すマップ、ＬＮＴ処理能力、及び空燃比λに基づいて移行ルートを選択し、この移行ルートが確定する。
【００７６】
このように燃焼モードの移行に際してＥＣＵ４１は、ＤＰＦ処理能力に対するＬＮＴ処理能力の割合が所定量以上となっているときには、ＬＮＴが処理可能なＮＯｘを増加させて煤を減少させ、一方で、所定量未満となっているときには、ＤＰＦが処理可能な煤を増加させてＮＯｘを減少させるようになっている。そして、このような制御により、ＤＰＦ処理能力とＬＮＴ処理能力に基づいて燃焼モードの移行時の移行ルートを選択することができ、燃焼モードの移行時に増加したＮＯｘ及び煤を処理して、排気中に含まれるＮＯｘ及び煤を確実に処理することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１      ディーゼルエンジン
７      燃焼室
４７      ＥＣＵ
【図１】
2010236460.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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