(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
圧縮着火内燃機関の吸気通路に設けられ吸入空気量を制御するスロットル弁と、
前記排気通路に一端が接続され、前記吸気通路における前記スロットル弁より下流側に他端が接続されたＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
圧縮着火内燃機関における燃焼モードを、通常燃焼モード、又は、該通常燃焼モードよりも混合気の空燃比が低い状態で燃焼が行われる低空燃比燃焼モードのいずれか一方から他方に切り替える燃焼モード切替手段と、を備え、
前記燃焼モード切替手段は、圧縮着火内燃機関における燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に、前記スロットル弁の開度を一旦増加させ、前記スロットル弁の開度を増加させている間に前記ＥＧＲ弁を閉弁或いは前記ＥＧＲ弁の開度を減少させ、その後、前記スロットル弁の開度を通常燃焼モードの実行時よりも減少させる圧縮着火内燃機関の燃焼モード制御システム。
【請求項２】
圧縮着火内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、をさらに備え、
前記燃焼モード切替手段によって圧縮着火内燃機関における燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える時に、前記スロットル弁の開度が増加されてから、前記スロットル弁の開度が通常燃焼モードの実行時よりも減少された時点から所定期間が経過するまでの間における少なくとも一部の期間で、前記還元剤供給手段によって前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する請求項１に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼モード制御システム。
【請求項３】
前記燃焼モード切替手段が、圧縮着火内燃機関における燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際には、前記スロットル弁の開度を増加させた後で、前記ＥＧＲ弁を開弁或いは前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる請求項１又は２に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼モード制御システム。
【請求項４】
圧縮着火内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、をさらに備え、
前記燃焼モード切替手段が、圧縮着火内燃機関における燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際には、前記スロットル弁の開度を増加させた後、前記ＥＧＲ弁を開弁或いは前記ＥＧＲ弁の開度を増加させ、
且つ、前記燃焼モード切替手段によって圧縮着火内燃機関における燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える時に、前記スロットル弁の開度が増加されてから、前記ＥＧＲ弁が開弁或いは前記ＥＧＲ弁の開度が増加された時点から所定時間が経過するまでの間における少なくとも一部の期間で、前記還元剤供給手段によって前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する請求項１に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼モード制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火内燃機関の燃焼モード制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火内燃機関（以下、単に内燃機関と称する場合もある）においては、排気通路に設けられた排気浄化触媒やパティキュレートフィルタの機能の再生或いは昇温を効率よく行うことを目的として、その燃焼モードを、通常燃焼モードよりも混合気の空燃比が低い燃焼モードである低空燃比燃焼モードに切り替える技術が知られている。低空燃比燃焼モードは、吸入空気量やＥＧＲガス量等を制御することによって実現される。
【０００３】
特許文献１には、排気還流通路（ＥＧＲ通路）と、還流ガス（ＥＧＲガス）を冷却する還流ガス冷却装置と、該還流ガス冷却装置を迂回しながら還流ガスを吸気系に還流させるためのバイパス通路と、当該還流ガスの流路を排気還流通路およびバイパス通路の一方から他方に切り換える流路切換装置と、を備えた内燃機関の制御装置が開示されている。この特許文献１に記載の技術では、内燃機関の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に切り換えるべき空燃比切換条件が成立したときに、還流ガスの流路を排気還流通路からバイパス通路に切り換える。さらに、特許文献１に記載の技術では、該空燃比の切換タイミングを、流路切換制御手段による還流ガスの流路切換タイミングよりも遅くする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１３４２８号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６２２０号公報
【特許文献３】特開２００５−０４８７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関での燃焼モードを低空燃比燃焼モードに切り替える際には、吸入空気量を通常燃焼モードの実行時に比べて減少させる。また、内燃機関にＥＧＲ通路を介してＥＧＲガスを供給している場合、内燃機関から排出される排気の空燃比を高精度で制御することが困難となる。そこで、低空燃比燃焼モードを、吸入空気量を減少させると共に、内燃機関へのＥＧＲガスの供給を停止させる或いはＥＧＲガス量を減少させることで実現する場合がある。
【０００６】
しかしながら、内燃機関における燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に、ＥＧＲガスの供給を停止或いはＥＧＲガス量を減少させると、吸気圧力が低下するために、内燃機関での圧縮端温度が低下する。ここで、燃焼モードが低空燃比燃焼モードに完全に移行した後のように、気筒内のＥＧＲガス量がゼロとなる或いは目標値まで低下していれば、吸気の酸素濃度が十分に上昇しているため、圧縮端温度が低下しても安定した燃焼が確保できる。しかしながら、気筒内におけるＥＧＲガス量の減少途中であり、吸気の酸素濃度が低い状態であると、圧縮端温度が低下することで、失火を招く虞がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、燃焼モードとして通常燃焼モード又は低空燃比燃焼モードのいずれかを選択的に実行する圧縮着火内燃機関において、燃焼モードを切り替える際に失火が発生することを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、圧縮着火内燃機関において、燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に、スロットル弁の開度を一旦増加させてから、ＥＧＲ弁を閉弁し、その後、スロットル弁の開度を通常燃焼モードの実行時よりも減少させる。
【０００９】
より詳しくは、本発明に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化システムは、
圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
圧縮着火内燃機関の吸気通路に設けられ吸入空気量を制御するスロットル弁と、
前記排気通路に一端が接続され、前記吸気通路における前記スロットル弁より下流側に他端が接続されたＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
圧縮着火内燃機関における燃焼モードを、通常燃焼モード、又は、該通常燃焼モードよりも混合気の空燃比が低い状態で燃焼が行われる低空燃比燃焼モードのいずれか一方から他方に切り替える燃焼モード切替手段と、を備え、
前記燃焼モード切替手段は、圧縮着火内燃機関における燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に、前記スロットル弁の開度を一旦増加させ、前記スロットル弁の開度を増加させている間に前記ＥＧＲ弁を閉弁或いは前記ＥＧＲ弁の開度を減少させ、その後、前記スロットル弁の開度を通常燃焼モードの実行時よりも減少させる。
【００１０】
本発明においては、内燃機関における燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モード切り替える際に、スロットル弁の開度を一旦増加させる。即ち、吸入空気量を一旦増加させる。そして、吸入空気量を増加させた状態で、ＥＧＲ弁を閉弁或いはＥＧＲ弁の開度を減少させる。即ち、ＥＧＲガスの供給を停止或いはＥＧＲガス量を減少させる。その後、スロットル弁の開度を通常燃焼モードの実行時よりも減少させる。即ち、吸入空気量を通常燃焼モードの実行時よりも減少させる。それによって、混合気の空燃比を低下させる。
【００１１】
吸入空気量を増加させた状態で、ＥＧＲガスの供給を停止或いはＥＧＲガス量を減少させることで、燃焼モードの切り替え途中における内燃機関での圧縮端温度の低下を抑制することができる。また、燃焼モードの切り替え途中における吸気の酸素濃度をより高くすることもできる。従って、本発明によれば、燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に失火が発生することを抑制することができる。
【００１２】
本発明に係る燃焼モード制御システムは、排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と称する場合もある）と、該ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、をさらに備えてもよい。この場合、燃焼モード切替手段によって内燃機関における燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える時に、スロットル弁の開度が増加されてから、該スロットル弁の開度が通常燃焼モードの実行時よりも減少された時点から所定期間が経過するまでの間における少なくとも一部の期間で、還元剤供給手段によってＮＯｘ触媒に還元剤を供給してもよい。尚、ここでの所定期間とは、例えば、スロットル弁の開度が減少されてから、実際の内燃機関の吸入空気量が、減少後のスロットル弁の開度に対応した量に達するまでの期間である。
【００１３】
燃焼モードの切り替え途中において、圧縮端温度の低下が抑制されると、内燃機関において燃焼時に生成されるＮＯｘの量が増加する。また、ＥＧＲガスの供給が停止或いはＥＧＲガス量が減少すると、該ＮＯｘの量はさらに増加する。ＮＯｘの生成量が増加すると、排気通路に設けられたＮＯｘ触媒に吸蔵しきれずに外部に放出されるＮＯｘの量が増加
する虞がある。
【００１４】
上記のような時期に還元剤供給手段によってＮＯｘ触媒に還元剤を供給することで、燃焼モードの切り替え途中において増加したＮＯｘをＮＯｘ触媒によって還元することが可能となる。従って、燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に外部に放出されるＮＯｘ量の増加を抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る燃焼モード制御システムおいて、燃焼モード切替手段は、内燃機関における燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際には、スロットル弁の開度を増加させた後で、ＥＧＲ弁を開弁或いはＥＧＲ弁の開度を増加させてもよい。これによれば、内燃機関での圧縮端温度が比較的低い状態の時における吸気の酸素濃度の低下を抑制することができる。従って、内燃機関における燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際に失火が発生することを抑制することができる。
【００１６】
また、本発明に係る燃焼モード制御システムが、排気通路に設けられたＮＯｘ触媒と、該ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えている場合において、燃焼モード切替手段によって上記のように内燃機関における燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える時には、スロットル弁の開度が増加されてから、ＥＧＲ弁が開弁或いはＥＧＲ弁の開度が増加された時点から所定時間が経過するまでの間における少なくとも一部の期間で、還元剤供給手段によってＮＯｘ触媒に還元剤を供給してもよい。尚、ここでの所定期間とは、例えば、ＥＧＲ弁が開弁或いはＥＧＲ弁の開度が増加されてから、内燃機関への実際のＥＧＲガスの供給量が、開弁或いは開度増加後のＥＧＲ弁の開度に対応した量に達するまでの期間である。
【００１７】
スロットル弁の開度を増加させた後でＥＧＲ弁を開弁或いはＥＧＲ弁の開度を増加させるようにすると、内燃機関へのＥＧＲガスの供給或いはＥＧＲガスの供給量の増加が遅れることとなる。その結果、内燃機関におけるＮＯｘの生成量が増加する期間が発生する。この期間においては、排気通路に設けられたＮＯｘ触媒に吸蔵しきれずに外部に放出されるＮＯｘの量が増加する虞がある。
【００１８】
上記のような時期に還元剤供給手段によってＮＯｘ触媒に還元剤を供給することで、燃焼モードの切り替え途中において増加したＮＯｘをＮＯｘ触媒によって還元することが可能となる。従って、燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際に外部に放出されるＮＯｘ量の増加を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃焼モードとして通常燃焼モード又は低空燃比燃焼モードのいずれかを選択的に実行する圧縮着火内燃機関において、燃焼モードを切り替える際に失火が発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】内燃機関での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の、ＥＧＲ弁の開度Ｄｅｇｒ、スロットル弁の開度Ｄｔｈ、インテークマニホールドにおける吸気圧力Ｐｉｎ、内燃機関での圧縮端温度Ｔｃｏｍ、内燃機関に吸入される吸気の酸素濃度Ｃｏｘ、及び燃料噴射弁によるアフター噴射での燃料噴射量Ｑｆａｆの推移を示すタイムチャートである。図２（ａ）は、従来の方法によって燃焼モードを切り替えた場合のタイムチャートであり、図２（ｂ）は、実施例１に係る方法によって燃焼モードを切り替えた場合のタイムチャートである。
【図３】実施例２に係る、内燃機関での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の、ＥＧＲ弁の開度Ｄｅｇｒ、スロットル弁の開度Ｄｔｈ、インテークマニホールドにおける吸気圧力Ｐｉｎ、内燃機関での圧縮端温度Ｔｃｏｍ、内燃機関に吸入される吸気の酸素濃度Ｃｏｘ、燃料噴射弁によるアフター噴射での燃料噴射量Ｑｆａｆ、燃料添加弁による燃料添加量Ｑｆａｄｄ、フィルタに流入する排気の空燃比Ｒｇｕｐ、及びフィルタより下流側の排気通路を流れる排気中のＮＯｘ量Ｑｎｏｘの推移を示すタイムチャートである。
【図４】実施例３に係る、内燃機関での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の、ノズルベーンの開度Ｄｖｎ、ＥＧＲ弁の開度Ｄｅｇｒ、スロットル弁の開度Ｄｔｈ、インテークマニホールドにおける吸気圧力Ｐｉｎ、内燃機関での圧縮端温度Ｔｃｏｍ、内燃機関に吸入される吸気の酸素濃度Ｃｏｘ、燃料噴射弁によるアフター噴射での燃料噴射量Ｑｆａｆ、フィルタに流入する排気の空燃比Ｒｇｕｐ、及びフィルタより下流側の排気通路を流れる排気中のＮＯｘ量Ｑｎｏｘの推移を示すタイムチャートである。
【図５】内燃機関での燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際の、ＥＧＲ弁の開度Ｄｅｇｒ、スロットル弁の開度Ｄｔｈ、インテークマニホールドにおける吸気圧力Ｐｉｎ、内燃機関での圧縮端温度Ｔｃｏｍ、内燃機関に吸入される吸気の酸素濃度Ｃｏｘ、及び燃料噴射弁によるアフター噴射での燃料噴射量Ｑｆａｆの推移を示すタイムチャートである。図５（ａ）は、従来の方法によって燃焼モードを切り替えた場合のタイムチャートであり、図５（ｂ）は、実施例４に係る方法によって燃焼モードを切り替えた場合のタイムチャートである。
【図６】実施例５に係る、内燃機関での燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際の、ＥＧＲ弁の開度Ｄｅｇｒ、スロットル弁の開度Ｄｔｈ、インテークマニホールドにおける吸気圧力Ｐｉｎ、内燃機関での圧縮端温度Ｔｃｏｍ、内燃機関に吸入される吸気の酸素濃度Ｃｏｘ、燃料噴射弁によるアフター噴射での燃料噴射量Ｑｆａｆ、燃料添加弁１５による燃料添加量Ｑｆａｄｄ、フィルタに流入する排気の空燃比Ｒｇｕｐ、及びフィルタより下流側の排気通路を流れる排気中のＮＯｘ量Ｑｎｏｘの推移を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２２】
＜実施例１＞
［内燃機関およびその吸排気系の概略構成]
図１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒２には該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３が設けられている。
【００２３】
内燃機関１には、インテークマニホールド５およびエキゾーストマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド５には吸気通路４が接続されている。エキゾーストマニホールド７には排気通路６が接続されている。尚、本実施例においては、インテークマニホールド５及び吸気通路４を含んで本発明に係る吸気通路が構成され、エキゾーストマニホールド７及び排気通路６を含んで本発明に係る排気通路が構成される。
【００２４】
インテークマニホールド５には吸気圧力センサ１６が設けられている。吸気通路４にはターボチャージャ８のコンプレッサ８ａが設置されている。排気通路６にはターボチャージャ８のタービン８ｂが設置されている。タービン８ｂにはノズルベーン１４が設けられている。
【００２５】
吸気通路４におけるコンプレッサ８ａよりも下流側にはスロットル弁９が設けられている。排気通路６におけるタービン８ｂよりも下流側には、排気浄化装置として、排気中の留意状物質（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）１０が設けられている。該フィルタ１０には吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１１が担持されている。尚、本実施例に係る排気浄化装置はこのような構成のものに限られるものではなく、例えば、酸化触媒を用いて排気浄化装置を構成してもよい。排気通路６におけるタービン８ｂより下流側且つフィルタ１０より上流側には、還元剤たる燃料を排気中に添加する燃料添加弁１５が設けられている。
【００２６】
エキゾーストマニホールド７にはＥＧＲ通路１２の一端が接続されている。該ＥＧＲ通路１２の他端は、吸気通路４におけるスロットル弁９よりも下流側に接続されている。ＥＧＲ通路１２にはＥＧＲ弁１３が設けられている。ＥＧＲ通路１２を介して排気の一部がＥＧＲガスとして吸気通路４に導入され、該ＥＧＲガスが吸入空気と共に内燃機関１に供給される。ＥＧＲ弁１３によって、吸気通路４に導入されるＥＧＲガス量（ＥＧＲガスの流量）、即ち内燃機関１へのＥＧＲガスの供給量が制御される。
【００２７】
以上述べたように構成された内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、吸気圧力センサ１６、クランクポジションセンサ２１及びアクセル開度センサ２２が電気的に接続されている。これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。クランクポジションセンサ２１は、内燃機関１のクランク角を検出するセンサである。また、アクセル開度センサ２２は、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出するセンサである。
【００２８】
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁３、スロットル弁９、ノズルベーン１４、燃料添加弁１５、及びＥＧＲ弁１３が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらの装置が制御される。
【００２９】
[燃焼モード]
本実施例に係る内燃機関１においては、混合気の空燃比を理論空燃比よりも高い空燃比に制御して燃焼が行われる通常燃焼モードの他に、所定の条件が成立したときに低空燃比燃焼モードでの燃焼が行われる。低空燃比燃焼モードは、混合気の空燃比を通常燃焼モードの実行時よりも低く制御して燃焼が行われる燃焼モードである。
【００３０】
低空燃比燃焼モードでの燃焼を実行することで、排気の空燃比を低下させることができる。そのため、ＮＯｘ触媒１１に吸蔵されたＮＯｘ又はＳＯｘを還元させるときに、低空燃比燃焼モードでの燃焼が実行される。また、低空燃比燃焼モードでの燃焼を実行することで、排気の温度を上昇させることができる。そのため、ＮＯｘ触媒１１或いはフィルタ１０を昇温させるときにも、低空燃比燃焼モードでの燃焼が実行される。
【００３１】
本実施例において、低空燃比燃焼モードは、スロットル弁９の開度を通常燃焼モードの実行時よりも小さくすると共に、ＥＧＲ弁１３を閉弁し、さらに、内燃機関１において副燃料噴射を実行することで実現される。該副燃料噴射は、主燃料噴射時期よりも後の時期であって噴射された燃料が各気筒２内での燃焼に供される時期に行われる燃料噴射である。以下、このような時期に行われる副燃料噴射をアフター噴射と称する。
【００３２】
スロットル弁９の開度を減少させることで内燃機関１の吸入空気量を減少させることができ、その結果、混合気の空燃比を低下させることができる。また、アフター噴射を実行することで、混合気の空燃比をさらに低下させることができる。ただし、アフター噴射を実行しなくとも吸入空気量を減少させることで混合気の空燃比を低下させることができるため、アフター噴射を実行せずに低空燃比燃焼モードを実現してもよい。
【００３３】
また、ＥＧＲ弁１３を閉弁することで内燃機関１へのＥＧＲガスの供給を停止させることができる。これにより、内燃機関１から排出される排気の空燃比を高精度で制御することが可能となる。ただし、必ずしも内燃機関１へのＥＧＲガスの供給を停止させなくともよい。つまり、ＥＧＲ弁１３の開度を通常燃焼モードの実行時によりも小さくし、ＥＧＲガスの供給量を減少させることで、低空燃比燃焼モードを実現してもよい。この場合でも、ＥＧＲガスの供給量を減少させることなく、吸入空気量を減少させて混合気の空燃比を低下させた場合に比べて、内燃機関１から排出される排気の空燃比をより高い精度で制御することができる。
【００３４】
本実施例に係る低空燃比燃焼モードでは、吸入空気量及びアフター噴射での燃料噴射量を制御することで、内燃機関１から排出される排気の空燃比を理論空燃比に制御する。ただし、低空燃比燃焼モードにおける排気の目標空燃比は理論空燃比に限られるものではない。また、低空燃比燃焼モードにおける排気の目標空燃比を、低空燃比燃焼モードを実行する目的等に基づいて変更してもよい。
【００３５】
[燃焼モードの切り替え方法]
ここで、本実施例に係る、内燃機関での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の切り替え方法について図２に基づいて説明する。図２は、内燃機関１での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の、ＥＧＲ弁１３の開度Ｄｅｇｒ、スロットル弁９の開度Ｄｔｈ、インテークマニホールド５における吸気圧力Ｐｉｎ、内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍ、内燃機関１に吸入される吸気の酸素濃度Ｃｏｘ、及び燃料噴射弁３によるアフター噴射での燃料噴射量Ｑｆａｆの推移を示すタイムチャートである。図２（ａ）は、従来の方法によって燃焼モードを切り替えた場合を示しており、図２（ｂ）は、本実施例に係る方法によって燃焼モードを切り替えた場合を示している。
【００３６】
従来の燃焼モードの切り替え方法では、図２（ａ）に示すように、先ずＥＧＲ弁１３を閉弁する（ＥＧＲ弁１３の開度Ｄｅｇｒをゼロにする）。ＥＧＲ弁１３を閉弁した後、内燃機関１への実際のＥＧＲガスの供給量がゼロとなる（即ち、実際に内燃機関１へのＥＧＲガスの供給が停止する）までにはタイムラグがある。そこで、ＥＧＲ弁１３の閉弁後、内燃機関１への実際のＥＧＲガスの供給量がゼロとなってから、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを減少させる。その後、さらにアフター噴射の実行を開始する。これにより、燃焼モードの低空燃比燃焼モードへの移行が完了する。
【００３７】
ここで、低空燃比燃焼モードでは、ＥＧＲガスの供給が停止され、且つ吸入空気量が減少するため、吸気圧力Ｐｉｎが低下する。その結果、内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍが通常燃焼モードの実行時よりも低くなる。圧縮端温度Ｔｃｏｍが低下すると失火が発生し易くなる。ただし、低空燃比燃焼モードでは、ＥＧＲガスの供給が停止されることで吸気の酸素濃度Ｃｏｘが上昇しているため、気筒２内の燃焼の着火性が維持される。そのため、空燃比燃焼モードでの燃焼時においても失火の発生は抑制される。
【００３８】
しかしながら、通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへの切り替え途中においては、圧縮端温度Ｔｃｏｍが低下することで、失火が発生し易くなる場合がある。より詳細には、図２（ａ）に示すように、燃焼モードを低空燃比燃焼モードへ切り替えるべくＥＧＲ弁１３を閉弁すると、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを減少させる以前の段階で、直ぐに吸気圧力Ｐｉｎが低下し始めるため、圧縮端温度Ｔｃｏｍも低下し始める。また、ＥＧＲ弁１３が閉弁されると、内燃機関１への実際のＥＧＲガスの供給量は応答遅れにより徐々に減少する。これにより、吸気の酸素濃度Ｃｏｘは徐々に上昇する。この時、吸気の酸素濃度Ｃｏｘが十分に上昇する以前の段階で、圧縮端温度Ｔｃｏｍが低下する場合がある。これ
により、安定した燃焼を維持するために必要な吸気の酸素濃度Ｃｏｘ及び圧縮端温度Ｔｃｏｍを確保することが困難となると、失火が発生する。
【００３９】
このような、燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへ切り替える際の失火の発生を抑制すべく、本実施例では、内燃機関１の吸入吸気量を一旦増加させてからＥＧＲガスの供給を停止する。つまり、本実施例に係る燃焼モードの切り替え方法では、燃焼モードの通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへの切り替え条件が成立した場合、図２（ｂ）に示すように、先ずスロットル弁９の開度Ｄｔｈを増加させる。尚、燃焼モードの通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへの切り替え条件としては、ＮＯｘ触媒１１に吸蔵されたＮＯｘ又はＳＯｘを還元させる還元制御の実行条件や、ＮＯｘ触媒１１又はフィルタ１０を昇温させる昇温制御の実行条件等を例示することができる。
【００４０】
スロットル弁９の開度Ｄｔｈが増加されると、吸入空気量が一旦増加する。尚、このとき、スロットル弁９の目標開度を、内燃機関１の運転状態に応じて予め定められた値としてもよい。また、吸気圧力センサ１６の検出値に基づいてスロットル弁９の開度をフィードバック制御してもよい。
【００４１】
そして、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを増加させている間にＥＧＲ弁１３を閉弁する。その後、ＥＣＵ２０によって、内燃機関１への実際のＥＧＲガスの供給量がゼロとなったか否かを判別する。ここでは、閉弁する前のＥＧＲ弁１３の開度、機関回転数、インテークマニホールド５の容積、及び内燃機関１の排気量等に基づいて、ＥＧＲ弁１３を閉弁した時点におけるＥＧＲガスの残留量を推定し、さらに、ＥＧＲ弁１３を閉弁した後のサイクル数等に基づいて残留したＥＧＲガスが全て消費されたか否かを判別してもよい。この場合、残留したＥＧＲガスが全て消費されたと判定された時点で、内燃機関１への実際のＥＧＲガスの供給量がゼロとなったと判定する。また、実験等に基づいて予め求められた機関回転数に応じた、ＥＧＲガス量の変化の応答遅れ期間の長さに基づいて、当該判別を行ってもよい。
【００４２】
そして、内燃機関１への実際のＥＧＲガスの供給量がゼロとなったと判定された時点で、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを通常燃焼モードの実行時よりも減少させる。このとき、スロットル弁９の開度Ｄｔｈは、低空燃比燃焼モードにおける内燃機関１の運転状態に応じた目標開度に制御される。
【００４３】
スロットル弁９の開度Ｄｔｈを減少させることで、内燃機関１に吸入される吸気が減少するため、吸気圧力が低下し始める。そして、吸気圧力センサ１６によって検出される吸気圧力Ｐｉｎが、減少させた後のスロットル弁９の開度に応じた値に達した時点でアフター噴射の実行を開始する。これによって、燃焼モードの低空燃比燃焼モードへの移行が完了する。
【００４４】
尚、アフター噴射を実行せずに低空燃比燃焼モードを実現させる場合は、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを減少させ、吸気圧力が、減少させた後のスロットル弁９の開度に応じた値に達した時点で、燃焼モードの低空燃比燃焼モードへの移行が完了する。
【００４５】
本実施例に係る燃焼モードの切り替え方法によれば、図２（ｂ）に示すように、ＥＧＲ弁１３を閉弁しても、吸気圧力Ｐｉｎを通常燃焼モードの実行時と同等のレベルに維持することができる。そのため、ＥＧＲ弁１３の閉弁後、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを減少させるまでの間における圧縮端温度Ｔｃｏｍを高く維持することができる。また、ＥＧＲ弁１３の閉弁後、内燃機関１への実際のＥＧＲガスの供給量がゼロとなるまでの応答遅れ期間の間における吸気の酸素濃度Ｃｏｘを、より高くすることもできる。
【００４６】
従って、燃焼モードの切り替え途中においても、安定した燃焼を維持するために必要な吸気の酸素濃度Ｃｏｘ及び圧縮端温度Ｔｃｏｍを確保することが可能となる。そのため、燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に失火が発生することを抑制することができる。
【００４７】
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。また、本実施例に係る内燃機関１においても、通常燃焼モードと低空燃比燃焼モードとが選択的に行われる。
【００４８】
[燃焼モードの切り替え方法]
以下、本実施例に係る、内燃機関での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の切り替え方法について図３に基づいて説明する。図３は、本実施例において、内燃機関１での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の、ＥＧＲ弁１３の開度Ｄｅｇｒ、スロットル弁９の開度Ｄｔｈ、インテークマニホールド５における吸気圧力Ｐｉｎ、内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍ、内燃機関１に吸入される吸気の酸素濃度Ｃｏｘ、燃料噴射弁３によるアフター噴射での燃料噴射量Ｑｆａｆ、燃料添加弁１５による燃料添加量Ｑｆａｄｄ、フィルタ１０に流入する排気（以下、流入排気と称する場合もある）の空燃比Ｒｇｕｐ、及びフィルタ１０より下流側の排気通路６を流れる排気中のＮＯｘ量（以下、放出ＮＯｘ量と称する場合もある）Ｑｎｏｘの推移を示すタイムチャートである。
【００４９】
本実施例においても、内燃機関１の燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへ切り替える際には、スロットル弁９の開度及びＥＧＲ弁１３の開度を実施例１に係る燃焼モードの切り替え方法と同様に制御する。また、アフター噴射も実施例１に係る燃焼モードの切り替え方法と同様のタイミングで実行する。
【００５０】
ここで、通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへの燃焼モードの切り替え途中において、スロットル弁９の開度を一旦増加させることで内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍの低下が抑制されると、その間における内燃機関１でのＮＯｘの生成量が増加する。また、ＥＧＲ弁１３が閉弁されることで、内燃機関１へのＥＧＲガスの供給量が減少し、またＥＧＲガスの供給が停止すると、内燃機関１でのＮＯｘの生成量がさらに増加する。その結果、流入排気中のＮＯｘの量が増加する。このとき、該ＮＯｘをＮＯｘ触媒１１に吸蔵しきれずに、放出ＮＯｘ量Ｑｎｏｘが増加する虞がある。
【００５１】
このような、燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへ切り替える際の放出ＮＯｘ量Ｑｎｏｘの増加を抑制すべく、本実施例では、燃焼モードの切り替え途中における内燃機関１でのＮＯｘの生成量が増加する期間において、燃料添加弁１５による燃料添加を実行する。つまり、本実施例に係る燃焼モードの切り替え方法では、図３に示すように、スロットル弁９の開度Ｄｔｈが増加されてから、スロットル弁９の開度Ｄｔｈが通常燃焼モードの実行時よりも減少されることで、吸気圧力が、減少させた後のスロットル弁９の開度に応じた値に達するまでの間、燃料添加弁１５による燃料添加を実行する。
【００５２】
燃料添加弁１５による燃料添加が実行されると、流入排気の空燃比Ｒｇｕｐが低下する。このとき、流入排気の空燃比Ｒｇｕｐが、低空燃比燃焼モードにおける目標空燃比である理論空燃比となるように、燃料添加弁１５からの燃料添加量が制御される。
【００５３】
このように、流入排気の空燃比Ｒｇｕｐが低下すると、燃焼モードの切り替え途中において増加したＮＯｘをＮＯｘ触媒１１によって還元することが可能となる。図３における放出ＮＯｘ量Ｑｎｏｘの推移を示すタイムチャートにおいて、破線は、燃料添加弁１５に
よる燃料添加を実行しない場合の放出ＮＯｘ量の推移を示しており、実線は、本実施例における放出ＮＯｘ量の推移を示している。この図３に示すように、本実施例に係る燃焼モードの切り替え方法によれば、燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に、失火の発生のみならず、放出ＮＯｘ量の増加を抑制することもできる。
【００５４】
尚、燃料添加弁１５から燃料を添加する時においては、必ずしも、流入排気の空燃比Ｒｇｕｐを理論空燃比に制御する必要はなく、ＮＯｘ触媒１１におけるＮＯｘの還元が可能となる空燃比に制御すればよい。
【００５５】
また、必ずしも、スロットル弁９の開度Ｄｔｈが増加されてから、スロットル弁９の開度Ｄｔｈが通常燃焼モードの実行時よりも減少されることで、吸気圧力が、減少させた後のスロットル弁９の開度に応じた値に達するまでの間の全期間において、燃料添加弁１５による燃料添加を実行しなくともよい。この間における一部の期間、例えば、ＥＧＲ弁１３が閉弁されることで、ＮＯｘの生成量がさらに増加する期間にのみ、燃料添加弁１５による燃料添加を実行してもよい。この場合でも、燃料添加弁１５による燃料添加を実行している期間中は、放出ＮＯｘ量の増加を抑制することができる。
【００５６】
また、燃料添加弁１５による燃料添加に代えて、内燃機関１において、主燃料噴射よりも後であって、噴射された燃料が燃焼に供されない時期に行われる副燃料噴射であるポスト噴射を実行することで、流入排気の空燃比Ｒｇｕｐを低下させてもよい。この場合でも、ＮＯｘ触媒１１におけるＮＯｘの還元が可能となる。
【００５７】
＜実施例３＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。また、本実施例に係る内燃機関１においても、通常燃焼モードと低空燃比燃焼モードとが選択的に行われる。
【００５８】
[燃焼モードの切り替え方法]
以下、本実施例に係る、内燃機関での燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際の切り替え方法について図４に基づいて説明する。図４は、本実施例において、内燃機関１での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の、ノズルベーン１４の開度Ｄｖｎ、ＥＧＲ弁１３の開度Ｄｅｇｒ、スロットル弁９の開度Ｄｔｈ、インテークマニホールド５における吸気圧力Ｐｉｎ、内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍ、内燃機関１に吸入される吸気の酸素濃度Ｃｏｘ、燃料噴射弁３によるアフター噴射での燃料噴射量Ｑｆａｆ、流入排気の空燃比Ｒｇｕｐ、及び放出ＮＯｘ量Ｑｎｏｘの推移を示すタイムチャートである。
【００５９】
本実施例においても、内燃機関１の燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへ切り替える際には、スロットル弁９の開度及びＥＧＲ弁１３の開度を実施例１に係る燃焼モードの切り替え方法と同様に制御する。また、アフター噴射も実施例１に係る燃焼モードの切り替え方法と同様のタイミングで実行する。
【００６０】
ここで、通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへの燃焼モードの切り替える時に、先ずスロットル弁９の開度Ｄｔｈを増加させると、ＥＧＲ弁１３を閉弁する前の段階で、吸入空気量が増加することで吸気圧力Ｐｉｎが上昇する場合がある。吸気圧力が過剰に上昇すると、気筒２内における着火時期が進角し、それによって、内燃機関１の出力トルクの増加を招く虞がある。
【００６１】
このような、燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへ切り替える際の内燃機関１の出力トルクの増加を抑制すべく、本実施例では、図４に示すように、スロット
ル弁９の開度Ｄｔｈを増加させる以前に、ノズルベーン１４の開度Ｄｖｎを増加させる。そして、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを通常燃焼モードの実行時よりも減少させる時に、ノズルベーン１４の開度Ｄｖｎも通常燃焼モードの実行時よりも減少させる。
【００６２】
ノズルベーン１４の開度Ｄｖｎを増加させると、ターボチャージャ８による過給が低減される。従って、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを増加させることに起因する吸気圧力Ｐｉｎの過剰な上昇を抑制することができる。そのため、本実施例に係る燃焼モードの切り替え方法によれば、燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に、失火の発生のみならず、内燃機関１の出力トルクの増加を抑制することもできる。
【００６３】
尚、本実施例においても、実施例２に係る燃焼モードの切り替え方法と同様、通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへの燃焼モードの切り替え途中に、放出ＮＯｘ量Ｑｎｏｘの増加を抑制すべく、燃料添加弁１５による燃料添加を実行してもよい。また、このような燃料添加弁１５による燃料添加を実行する場合、図４に示すように、ノズルベーン１４の開度Ｄｖｎを増加させるタイミングで、燃料添加弁１５による燃料添加の実行を開始してもよい。
【００６４】
＜実施例４＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。また、本実施例に係る内燃機関１においても、通常燃焼モードと低空燃比燃焼モードとが選択的に行われる。
【００６５】
[燃焼モードの切り替え方法]
以下、本実施例に係る内燃機関での燃焼モードの切り替え方法について図５に基づいて説明する。図５は、本実施例において、内燃機関１での燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際の、ＥＧＲ弁１３の開度Ｄｅｇｒ、スロットル弁９の開度Ｄｔｈ、インテークマニホールド５における吸気圧力Ｐｉｎ、内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍ、内燃機関１に吸入される吸気の酸素濃度Ｃｏｘ、及び燃料噴射弁３によるアフター噴射での燃料噴射量Ｑｆａｆの推移を示すタイムチャートである。図５（ａ）は、従来の方法によって燃焼モードを切り替えた場合を示しており、図５（ｂ）は、本実施例に係る方法によって燃焼モードを切り替えた場合を示している。
【００６６】
燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際には、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを増加させると共にアフター噴射を停止させる。さらに、ＥＧＲ弁１３を開弁することで、内燃機関１へのＥＧＲガスの供給を開始する。尚、アフター噴射を実行することなく低空燃比燃焼モードを実現させた場合は、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを増加させると共にＥＧＲ弁１３を開弁することで、燃焼モードを通常燃焼モードに切り替える。また、低空燃比燃焼モードの実行時においてもＥＧＲ弁１３が開弁状態にある場合は、通常燃焼モードへの切り替え時には、ＥＧＲ弁１３の開度Ｄｅｇｒを増加させることで、内燃機関１へのＥＧＲガスの供給量を増加させる。
【００６７】
この時、従来の燃焼モードの切り替え方法では、図５（ａ）に示すように、スロットル弁９の開度Ｄｔｈの増加及びアフター噴射の停止と略同時に、ＥＧＲ弁１３を開弁する。スロットル弁９の開度Ｄｔｈが増加すると、吸入空気量が増加することで、吸気圧力Ｐｉｎが上昇する。そして、吸気圧力Ｐｉｎが上昇することで、内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍが上昇する。
【００６８】
しかしながら、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを増加させてから、吸気圧力Ｐｉｎが、増加後のスロットル弁９の開度に応じた吸気圧力に達するまでにはタイムラグがある。そのため、内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍが、増加後のスロットル弁９の開度に応じた温
度に達するまでにもタイムラグがある。
【００６９】
また、ＥＧＲ弁１３が開弁されることで、吸気通路４にＥＧＲガスが導入されると、吸気の酸素濃度Ｃｏｘが低下し始める。そのため、スロットル弁９の開度を増加させると同時にＥＧＲ弁１３を開弁すると、図５（ａ）に示すように、内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍが十分に増加する以前の段階で、ＥＧＲガスが導入されることによって吸気の酸素濃度Ｃｏｘが低下する場合がある。これにより、安定した燃焼を維持するために必要な吸気の酸素濃度Ｃｏｘ及び圧縮端温度Ｔｃｏｍを確保することが困難となると、失火が発生する。
【００７０】
このような、燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードへ切り替える際の失火の発生を抑制すべく、本実施例では、吸気圧力Ｐｉｎを上昇させることで内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍを上昇させた後、内燃機関１へのＥＧＲガスの供給を開始する。つまり、本実施例に係る燃焼モードの切り替え方法では、燃焼モードの低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードへの切り替え条件が成立した場合、図５（ｂ）に示すように、先ず、スロットル弁９の開度Ｄｔｈを増加させると共にアフター噴射を停止させる。このとき、スロットル弁９の開度Ｄｔｈは、通常燃焼モードにおける内燃機関１の運転状態に応じた目標開度に制御される。尚、燃焼モードの低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードへの切り替え条件としては、還元制御の実行停止条件や、昇温制御の実行停止条件等を例示することができる。
【００７１】
スロットル弁９の開度Ｄｔｈが増加されると、吸入空気量が増加することで、吸気圧力Ｐｉｎが上昇し始める。これにより、内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍが上昇し始める。
【００７２】
そして、内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍがある程度上昇してから、ＥＧＲ弁１３を開弁する。このとき、ＥＧＲ弁１３の開度Ｄｅｇｒは、通常燃焼モードにおける内燃機関１の運転状態に応じた目標開度に制御される。これによって、内燃機関１へのＥＧＲガスの供給が開始される。ここで、ＥＧＲ弁１３を開弁するか否かの判別は、吸気圧力センサ１６によって検出される吸気圧力Ｐｉｎが所定圧力に達したか否か、或いは、スロットル弁９の開度を増加させてから所定時間が経過したか否か等に基づいてＥＣＵ２０によって行われる。
【００７３】
そして、吸気圧力Ｐｉｎ及び吸気の酸素濃度Ｃｏｘが、増加させた後のスロットル弁９の開度及び開弁後のＥＧＲ弁１３の開度に応じた値となることで、燃焼モードの通常燃焼モードへの移行が完了する。
【００７４】
本実施例に係る燃焼モードの切り替え方法によれば、図５（ｂ）に示すように、
内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍが十分に上昇する前の段階で吸気の酸素濃度Ｃｏｘが低下することを抑制することができる。従って、燃焼モードの切り替え途中においても、安定した燃焼を維持するために必要な吸気の酸素濃度Ｃｏｘ及び圧縮端温度Ｔｃｏｍを確保することが可能となる。そのため、燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際に失火が発生することを抑制することができる。
【００７５】
＜実施例５＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。また、本実施例に係る内燃機関１においても、通常燃焼モードと低空燃比燃焼モードとが選択的に行われる。
【００７６】
[燃焼モードの切り替え方法]
以下、本実施例に係る、内燃機関での燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際の切り替え方法について図６に基づいて説明する。図６は、本実施例において、内燃機関１での燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際の、ＥＧＲ弁１３の開度Ｄｅｇｒ、スロットル弁９の開度Ｄｔｈ、インテークマニホールド５における吸気圧力Ｐｉｎ、内燃機関１での圧縮端温度Ｔｃｏｍ、内燃機関１に吸入される吸気の酸素濃度Ｃｏｘ、燃料噴射弁３によるアフター噴射での燃料噴射量Ｑｆａｆ、燃料添加弁１５による燃料添加量Ｑｆａｄｄ、流入排気の空燃比Ｒｇｕｐ、及び放出ＮＯｘ量Ｑｎｏｘの推移を示すタイムチャートである。
【００７７】
本実施例においても、内燃機関１の燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードへ切り替える際には、スロットル弁９の開度及びＥＧＲ弁１３の開度を実施例４に係る燃焼モードの切り替え方法と同様に制御する。また、アフター噴射も実施例４に係る燃焼モードの切り替え方法と同様のタイミングで停止する。
【００７８】
ここで、ＥＧＲ弁１３の開弁時期をスロットル弁９の開度Ｄｔｈを増加させた後とすると、内燃機関１へのＥＧＲガスの供給が遅れることになる。内燃機関１へのＥＧＲガスの供給が遅れると、燃焼モードの切り替え途中における内燃機関１でのＮＯｘの生成量が増加する。その結果、流入排気中のＮＯｘの量が増加する。このとき、該ＮＯｘをＮＯｘ触媒１１に吸蔵しきれずに、放出ＮＯｘ量Ｑｎｏｘが増加する虞がある。
【００７９】
このような、燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードへ切り替える際の放出ＮＯｘ量Ｑｎｏｘの増加を抑制すべく、本実施例では、燃焼モードの切り替え途中における内燃機関１でのＮＯｘの生成量が増加する期間において、燃料添加弁１５による燃料添加を実行する。つまり、本実施例に係る燃焼モードの切り替え方法では、図６に示すように、スロットル弁９の開度Ｄｔｈが増加されてから、ＥＧＲ弁１３の開弁後、内燃機関１への実際のＥＧＲガスの供給量が、開弁後のＥＧＲ弁１３の開度に対応した量に達するまでの間、燃料添加弁１５による燃料添加を実行する。
【００８０】
尚、内燃機関１への実際のＥＧＲガスの供給量が、開弁後のＥＧＲ弁１３の開度に対応した量に達したか否かの判別は、開弁後のＥＧＲ弁１３の開度、機関回転数、インテークマニホールド５の容積、及び内燃機関１の排気量等に基づいて、ＥＣＵ２０によって行われる。また、実験等に基づいて予め求められた機関回転数に応じた、ＥＧＲガス量の変化の応答遅れ期間の長さに基づいて、当該判別を行ってもよい。
【００８１】
燃料添加弁１５による燃料添加が実行されると、流入排気の空燃比Ｒｇｕｐが低下する。このとき、流入排気の空燃比Ｒｇｕｐが、低空燃比燃焼モードにおける目標空燃比である理論空燃比に維持されるように、燃料添加弁１５からの燃料添加量が制御される。
【００８２】
このように、流入排気の空燃比Ｒｇｕｐが低く維持されると、燃焼モードの切り替え途中において増加したＮＯｘをＮＯｘ触媒１１によって還元することが可能となる。図６における放出ＮＯｘ量Ｑｎｏｘの推移を示すタイムチャートにおいて、破線は、燃料添加弁１５による燃料添加を実行しない場合の放出ＮＯｘ量の推移を示しており、実線は、本実施例における放出ＮＯｘ量の推移を示している。この図６に示すように、本実施例に係る燃焼モードの切り替え方法によれば、燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際に、失火の発生のみならず、放出ＮＯｘ量の増加を抑制することもできる。
【００８３】
尚、必ずしも、スロットル弁９の開度Ｄｔｈが増加されてから、ＥＧＲ弁１３の開弁後、内燃機関１への実際のＥＧＲガスの供給量が、開弁後のＥＧＲ弁１３の開度に対応した量に達するまでの間の全期間において、燃料添加弁１５による燃料添加を実行しなくとも
よい。この間における一部の期間にのみ、燃料添加弁１５による燃料添加を実行してもよい。この場合でも、燃料添加弁１５による燃料添加を実行している期間中は、放出ＮＯｘ量の増加を抑制することができる。
【００８４】
また、本実施例においても、燃料添加弁１５による燃料添加に代えて、内燃機関１においてポスト噴射を実行することで、流入排気の空燃比Ｒｇｕｐを低下させてもよい。この場合でも、ＮＯｘ触媒１１におけるＮＯｘの還元が可能となる。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・内燃機関（ディーゼルエンジン）
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
４・・・吸気通路
５・・・インテークマニホールド
６・・・排気通路
７・・・エキゾーストマニホールド
９・・・スロットル弁
１０・・パティキュレートフィルタ
１１・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
１２・・ＥＧＲ通路
１３・・ＥＧＲ弁
１４・・ノズルベーン
１５・・燃料添加弁
２０・・ＥＣＵ
【図１】
0005472082.tif 000002
【図２】
0005472082.tif 000003
【図３】
0005472082.tif 000004
【図４】
0005472082.tif 000005
【図５】
0005472082.tif 000006
【図６】
0005472082.tif 000007