(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を有する内燃機関の排気通路に配置された排気浄化触媒と、
必要に応じて前記排気浄化触媒に供給される排気の空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にする際に、主燃料噴射に加えて前記筒内燃料噴射弁から気筒の膨張または排気行程中に追加燃料噴射を行う制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
更に、機関吸気弁と排気弁との少なくとも一方のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング手段を備え、
該可変バルブタイミング手段は、前記制御手段が前記追加燃料噴射を行うときには、追加燃料噴射を行わないときに較べて気筒内に吸入される空気量が減少するように吸気弁と排気弁との少なくとも一方のバルブタイミングを変更する、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御手段は、気筒の膨張または排気行程中に前記追加燃料噴射を複数回に分けて実施するとともに、１回の追加燃料噴射で噴射される燃料量を気筒でボアフラッシングが生じる燃料噴射量より小さく設定する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
更に、前記排気浄化触媒上流側の機関排気通路に排気空燃比を検出する空燃比センサを備え、
前記制御装置は、前記追加燃料噴射実施時に前記空燃比センサで検出した排気空燃比が予め定めたリッチ空燃比になるように追加燃料噴射により気筒に供給される燃料量を制御する、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
更に、前記触媒温度を検出する手段を備え、前記制御手段と前記可変バルブタイミング手段とは、前記検出した触媒温度が予め定めた温度になるように追加燃料噴射により気筒に供給される燃料と前記バルブタイミングとをそれぞれ制御する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を有する内燃機関の排気通路に配置された排気浄化触媒と、
必要に応じて前記排気浄化触媒に供給される排気の空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にする際に、主燃料噴射に加えて前記筒内燃料噴射弁から追加燃料噴射を行う制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
更に、機関吸気弁の開弁時期を変更可能な可変バルブタイミング手段を備え、前記制御手段は、気筒が排気工程にあり気筒ピストンが、前記追加燃料噴射により噴射された燃料の気筒内壁への到達を阻止する位置にあるときに前記追加燃料噴射を行い、
前記可変バルブタイミング手段は、前記制御手段が前記追加燃料噴射を行うときには追加燃料噴射を行わないときに較べて、吸気弁と排気弁とが同時に開弁するバルブオーバラップ期間が短くなるように吸気弁開弁時期を遅延させる、内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関し、詳細には排気通路に配置した排気浄化触媒に必要に応じて理論空燃比またはリッチ空燃比の排気を供給する排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リーン空燃比下で排気中のＮＯＸ  を浄化する排気浄化触媒が知られている。この種の排気浄化触媒としては、例えば排気の空燃比がリーン空燃比のときに排気中のＮＯＸ  を吸収し、排気空燃比が理論空燃比以下に低下したときに吸収したＮＯＸ  を放出するとともに還元浄化するＮＯＸ  吸蔵還元触媒や、排気中の炭化水素や還元剤成分を吸着し、リーン空燃比下で排気中のＮＯＸ  と吸着した炭化水素等とを選択的に反応させてＮＯＸ  を還元するＮＯＸ  選択還元触媒等がある。
【０００３】
上記のようにＮＯＸ  を浄化する排気浄化触媒では、例えばＮＯＸ  吸蔵還元触媒では吸収したＮＯＸ  を放出、還元浄化する際に、またＮＯＸ  選択還元触媒では炭化水素等を選択還元触媒に吸着させるために、それぞれ定期的に理論空燃比またはリッチ空燃比の炭化水素等を多く含む排気を排気浄化触媒に供給する必要がある。
【０００４】
ディーゼル機関等のように筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を有する機関では、主燃料噴射に加えて膨張または排気行程に追加燃料噴射を実施することにより、筒内で燃焼する（すなわち出力トルクを増大させる）ことなく燃料を気化させて排気とともに触媒に供給することが可能である。これにより、機関出力トルクの大幅な変動を生じることなく排気浄化触媒に理論空燃比またはリッチ空燃比の炭化水素等を多く含む排気を供給することが可能となる。
【０００５】
ディーゼル機関に関するものではないが、追加燃料噴射により排気浄化触媒に供給する排気の空燃比を理論空燃比以下にする内燃機関の例としては、例えば特開平９−３２６１９号公報に記載されたものがある。
同公報の内燃機関では、ガソリン機関の気筒の膨張行程または排気行程中に筒内に複数回追加燃料噴射を行うことにより、気筒内で燃焼することなく気化した燃料を排気とともに排気浄化触媒に到達させ、排気浄化触媒で燃焼させることにより排気浄化触媒の昇温と触媒に付着した浄化能力低下物質の分解とを行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平９−３２６１９号公報では、内燃機関としてガソリンエンジンを使用して、追加燃料噴射を行うことにより気化した燃料を排気浄化触媒に到達させている。ところが、排気浄化触媒に理論空燃比またはリッチ空燃比の排気を到達させるためにディーゼル機関で追加燃料噴射を行おうとすると、ガソリン機関の場合に較べて極めて多量の燃料を追加燃料噴射で気筒に供給する必要が生じる。
【０００７】
通常、ディーゼル機関は極めてリーンな空燃比で運転されている。例えばディーゼル機関の常用運転領域における運転空燃比は約３０程度の極めてリーンな空燃比になっている。このため、ディーゼル機関において追加燃料噴射により排気空燃比を理論空燃比以下（理論空燃比またはリッチ空燃比）にするためには追加燃料噴射により主燃料噴射量とほぼ同程度の量の燃料を噴射する必要がある。
【０００８】
ところが、ディーゼル機関では追加燃料噴射により多量の燃料を噴射すると、噴射された燃料が液状のまま直接気筒内壁に到達してしまい気筒壁面の潤滑油膜を洗い流してしまう、いわゆるボアフラッシングが生じ、潤滑が悪化する問題がある。ボアフラッシングの発生を防止するためには、ピストンが膨張行程または排気行程の上死点付近にあるときに追加燃料噴射を行い、噴射した燃料のほぼ全量がピストン上面の燃焼室に入射、気化するようにすれば良い。しかし、例えば膨張行程上死点付近で追加燃料噴射を行なうと主燃料噴射により噴射された燃料の燃焼時期と追加燃料噴射時期とが接近するために追加燃料噴射により噴射された燃料の一部が燃焼してしまい、排気スモークが発生する問題が生じる。また、排気行程上死点付近で追加燃料噴射を行なうと、排気弁と吸気弁との両方が開弁するバルブオーバラップ期間中に追加燃料噴射を行なうことになるため、追加燃料噴射により噴射された燃料が吸気ポートに逆流して吸気行程時に再度気筒内に吸入されるようになり、追加燃料噴射で噴射された燃料が気筒の次のサイクルに残留するようになる。気筒内に追加噴射による未燃燃料が残留すると、残留燃料が圧縮行程中に燃焼を開始する異常燃焼が生じたり、残留燃料の燃焼による機関出力トルク変動が生じたりする問題がある。
【０００９】
また上記問題に加えて、ディーゼル機関では排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にするためには比較的多量の追加燃料噴射を行なう必要があるため、追加燃料噴射の実施により燃料消費量が大幅に増大してしまう問題がある。
追加燃料噴射量が多量になることを防止するためには、例えばディーゼル機関の吸気通路にスロットル弁を設け、追加燃料噴射を行う際に吸入空気量を絞ることも考えられる。しかし、この場合には吸入空気量絞りによるポンピングロスが増大するため、吸入空気量を絞っても機関の燃料消費量の増大を抑制することができない問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑み追加燃料噴射により内燃機関の排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にする際に、ボアフラッシングや燃料消費量の増大を防止可能な手段を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を有する内燃機関の排気通路に配置された排気浄化触媒と、必要に応じて前記排気浄化触媒に供給される排気の空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にする際に、主燃料噴射に加えて前記筒内燃料噴射弁から気筒の膨張または排気行程中に追加燃料噴射を行う制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、更に、吸気弁と排気弁との少なくとも一方のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング手段を備え、該可変バルブタイミング手段は、前記制御手段が前記追加燃料噴射を行うときには、追加燃料噴射を行わないときに較べて気筒内に吸入される空気量が減少するように吸気弁と排気弁との少くとも一方のバルブタイミングを変更する、内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１２】
すなわち、請求項１の発明では追加燃料噴射を行う場合には、可変バルブタイミング手段により吸気弁と排気弁との少なくとも一方のバルブタイミングが変更され、気筒内に吸入される空気量が低減される。このため、追加燃料噴射を実施する場合に少ない燃料で排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にすることができるようになり、多量の燃料を噴射することによるボアフラッシングの発生や燃料消費量の増大を防止することができる。
【００１３】
この場合、バルブタイミングの変更は吸気弁と排気弁とのうちいずれか一方について行うものであっても良いし、両方について行うものであっても良い。バルブタイミングの変更による吸入空気量の低減は、例えば吸気弁の閉弁時期を遅角させることにより行う。吸気弁閉弁時期を遅角させることにより、気筒が圧縮行程に入ってから吸気弁が閉するまでの時間が長くなるため、一旦気筒に吸入された空気がピストンの上昇とともに吸気ポートに押し戻されるようになり、吸気弁閉弁時に気筒内に充填されている空気量が減少する。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、前記制御手段は、気筒の膨張または排気行程中に前記追加燃料噴射を複数回に分けて実施するとともに、１回の追加燃料噴射で噴射される燃料量を気筒でボアフラッシングが生じる燃料噴射量より小さく設定する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
すなわち、請求項２の発明では、追加燃料噴射により気筒内に供給されるべき燃料は複数回の追加燃料噴射に分割して気筒内に噴射される。これにより、１回に噴射される燃料の量が低減されるためボアフラッシングの発生を完全に防止することが可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、更に、前記排気浄化触媒上流側の機関排気通路に排気空燃比を検出する空燃比センサを備え、前記制御装置は、前記追加燃料噴射実施時に前記空燃比センサで検出した排気空燃比が予め定めたリッチ空燃比になるように追加燃料噴射により気筒に供給される燃料量を制御する、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１６】
すなわち、請求項３の発明では、追加燃料噴射実施時に排気空燃比が所定の空燃比になるように追加燃料噴射の燃料噴射量が空燃比センサ出力に基づいてフィードバック制御される。このため、追加燃料噴射実施時に排気空燃比は真に排気浄化触媒に必要とされる空燃比に制御され、追加燃料噴射により気筒に供給される燃料量は真に必要な量のみとされ、燃料の過不足が生じない。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、更に、前記触媒温度を検出する手段を備え、前記制御手段と前記可変バルブタイミング手段とは、前記検出した触媒温度が予め定めた温度になるように追加燃料噴射により気筒に供給される燃料と前記バルブタイミングとをそれぞれ制御する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１８】
すなわち、請求項４の発明では、触媒温度を検出し、この触媒温度が予め定めた値になるようにバルブタイミングと追加燃料噴射の燃料噴射量とが制御される。排気浄化触媒は、通常触媒の活性化温度以下の温度では排気浄化作用が低下するため、機関運転中常に触媒温度を活性化温度以上に維持することが好ましい。しかし、機関の冷間始動時や排気温度が低い場合には触媒温度が活性化温度以下になる場合があり、触媒を昇温する必要がある。特に、ディーゼル機関では排気温度が低いため軽負荷運転が続いたような場合には触媒温度が低下する場合がある。本発明では、例えば触媒温度が低下したような場合には、触媒温度が所定の温度になるように、機関バルブタイミングの調整と追加燃料噴射とが行われる。検出した触媒温度に基づいて、触媒温度が所定の温度以上になるように機関バルブタイミングと追加燃料噴射量とが調整されるため、触媒には適量の空気（酸素）と追加燃料噴射により供給された未燃燃料とが到達するようになるため、排気浄化触媒では燃料が燃焼し、触媒が短時間て所定の温度まで昇温するようになる。なお、触媒温度の検出は温度センサ等により直接検出しても良いし、或いは排気温度を実測により、または運転状態に基づいて推定し、この排気温度を用いて触媒温度を推定することにより検出しても良い。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を有する内燃機関の排気通路に配置された排気浄化触媒と、必要に応じて前記排気浄化触媒に供給される排気の空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にする際に、主燃料噴射に加えて前記筒内燃料噴射弁から追加燃料噴射を行う制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、更に、機関吸気弁の開弁時期を変更可能な可変バルブタイミング手段を備え、前記制御手段は、気筒が排気工程にあり気筒ピストンが、前記追加燃料噴射により噴射された燃料の気筒内壁への到達を阻止する位置にあるときに前記追加燃料噴射を行い、前記可変バルブタイミング手段は、前記制御手段が前記追加燃料噴射を行うときには追加燃料噴射を行わないときに較べて、吸気弁と排気弁とが同時に開弁するバルブオーバラップ期間が短くなるように吸気弁開弁時期を遅延させる、内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００２０】
すなわち、請求項５の発明では気筒が排気行程にあり、しかも追加燃料噴射により噴射された燃料が直接気筒内壁に到達しないような位置にピストンがある時、すなわち、例えばピストンが排気行程上死点近くにあるようなときに追加燃料噴射が行なわれる。これにより、噴射された燃料のほぼ全量がピストン上面の燃焼室内に入射し噴射燃料が直接気筒内壁に到達することが阻止されるようになり、例えば多量の燃料を１回の追加燃料噴射で噴射するような場合にもボアフラッシングが発生することが防止される。
更に、本発明では追加燃料噴射を行なう場合にはバルブオーバラップ期間が短くなるように吸気弁開弁時期が遅延される。排気行程上死点近くでは吸気弁が開弁を始めるため吸気弁と排気弁との両方が開弁するバルブオーバラップ期間が生じるが、バルブオーバラップ期間内に追加燃料噴射を行なうと噴射燃料が気筒内に残留して次サイクルで燃焼するために異常燃焼や機関出力トルクの変動が生じる。本発明では、追加燃料噴射を行なう場合には、吸気弁の開弁時期が遅延されバルブオーバラップ期間が短縮されるため、追加燃料噴射による気筒内残留燃料が生じることが抑制され、異常燃焼や機関出力トルクの変動が防止される。
また、吸気弁開弁時期とともに吸気弁閉弁時期をも遅延させ、気筒内に吸入される空気量を減少させるようにすれば、追加燃料噴射量を低減して燃料噴射量の増大を防止することも可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、１は自動車用内燃機関を示す。本実施形態では機関１は＃１から＃６の６つの気筒を備えた６気筒ディーゼル機関とされ、各気筒には気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁１１１が設けられている。燃料は高圧燃料噴射ポンプ（図示せず）から各燃料噴射弁１１１が接続されたコモンレール（蓄圧室）（図示せず）に圧送され、コモンレールから各燃料噴射弁１１１により各気筒内に所定のタイミングで噴射される。
【００２２】
図１において２１は各気筒の吸気ポートを吸気通路２に接続するサージタンク、３１は各気筒の排気ポートを排気通路３に接続する排気マニホルドである。
本実施形態では、機関１の過給を行なう過給機３５が設けられており、排気通路３は過給機３５の排気出口に、吸気通路２は過給機３５の吸気吐出口に、それぞれ接続されている。また、吸気通路２には過給機３５から供給される吸気の冷却を行なうインタークーラ２５及び吸気絞り弁２７が設けられている。吸気絞り弁２７は、機関アイドル運転時等に機関吸入空気量を絞り、後述するＥＧＲガス量を増大させるため等に使用される。
【００２３】
図１において、３３は機関排気マニホルド３１と吸気系のサージタンク２１とを接続し機関排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲ通路、３２はＥＧＲ通路を通る排気を冷却するＥＧＲクーラ、２３はＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁である。ＥＧＲ弁２３はステッパモータ、負圧アクチュエータ等の適宜なアクチュエータ（図示せず）を備え、ＥＣＵ３０からの信号に応じた開度をとりＥＧＲ通路３３を通って吸気系に還流する排気（ＥＧＲガス）流量を機関運転状態に応じて制御するものである。
【００２４】
図１に５０で示すのは、機関のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング装置である。本実施形態では、可変バルブタイミング装置５０は吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させることにより、無段階に吸気弁の開弁時期と閉弁時期とを変更可能な形式のものが用いられる。なお、本発明では、可変バルブタイミング装置５０の種類については特に制限はなく、吸気弁と排気弁のうち一方もしくは両方の開閉タイミングを変更可能なものであれば公知のいずれの形式のものをも使用することができる。
【００２５】
図１に７０で示すのは、排気通路３に配置されたＮＯＸ  吸蔵還元触媒である。本実施形態のＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ  、リチウムＬｉ  、セシウムＣｓ  のようなアルカリ金属、バリウムＢａ  、カルシウムＣａ  のようなアルカリ土類、ランタンＬａ  、セリウムＣｅ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴金属とを担持したものである。ＮＯＸ  吸蔵還元触媒は流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに、排気中のＮＯＸ  （ＮＯ２  、ＮＯ）を硝酸イオンＮＯ３  −  の形で吸収し、流入排気ガスがリッチになると吸収したＮＯＸ  を放出するＮＯＸ  の吸放出作用を行う。
【００２６】
この吸放出のメカニズムについて、以下に白金ＰｔおよびバリウムＢａを使用した場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
流入排気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空燃比がリーン空燃比になると）、これら酸素は白金Ｐｔ上にＯ２  −  またはＯ２−の形で付着し、排気中のＮＯＸ  は白金Ｐｔ上のＯ２  −  またはＯ２−と反応し、これによりＮＯ２  が生成される。また、流入排気中のＮＯ２  及び上記により生成したＮＯ２  は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤としての酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ３  −  の形で吸収剤内に拡散する。このため、リーン雰囲気下では排気中のＮＯＸ  がＮＯＸ  吸蔵還元触媒内に硝酸塩の形で吸収されるようになる。
【００２７】
また、流入排気中の酸素濃度が低下すると（すなわち、排気の空燃比が低下すると）、白金Ｐｔ上でのＮＯ２  生成量が減少するため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤内の硝酸イオンＮＯ３  −  はＮＯ２  の形でＮＯＸ  吸蔵還元触媒から放出されるようになる。この場合、排気中にＨＣ、ＣＯ等の成分が存在すると白金Ｐｔ上でこれらの成分によりＮＯ２  が還元される。
【００２８】
本実施形態では、機関１としてディーゼル機関が使用されているため機関排気は通常リーン空燃比であり、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０は排気中のＮＯＸ  を吸収する。しかし、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯＸ  量が増大すると吸収剤（ＢａＯ等）が硝酸イオンで飽和してしまい、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒が排気中のＮＯＸ  を吸収できなくなる。そこで、本実施形態ではＮＯＸ  吸蔵還元触媒に一定のタイミングで未燃燃料を多く含むリッチ空燃比の排気を供給し、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒がＮＯＸ  で飽和する前に吸収したＮＯＸ  を放出させ、還元浄化するようにしてＮＯＸ  吸蔵還元触媒のＮＯＸ  吸収能力の低下を防止している。
【００２９】
図１に３０で示すのは機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、本実施形態ではＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵを備えた公知の構成のマイクロコンピュータとされ、機関１の燃料噴射制御等の基本制御を行なう他、後述するようにＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０から吸収したＮＯＸ  を放出させるべきときに、機関１の各気筒に追加燃料噴射を行って排気空燃比を理論空燃比以下にする操作を行う。
【００３０】
これらの制御を行なうため、ＥＣＵ３０の入力ポートには、機関吸気通路に設けられたエアフローメータ５１から機関吸入空気量に対応した信号が、また機関１の冷却水ジャケット（図示せず）に設けた冷却水温度センサ５３から機関冷却水温度に対応した信号が、それぞれ図示しないＡＤコンバータを介して入力されている。また、本実施形態では、排気通路３のＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０入口には排気空燃比に応じた電圧信号を出力する空燃比センサ４１が、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０出口には排気温度に応じた電圧信号を出力する排気温度センサ４３が、それぞれ配置されている。空燃比センサ４１、排気温度センサ４３の出力は、それぞれ図示しないＡＤコンバータを介してＥＣＵ３０の入力ポートに供給されている。更に、ＥＣＵ３０の入力ポートには、機関クランク軸（図示せず）近傍に配置された回転数センサ５５から機関クランク軸一定回転角毎にパルス信号が入力されている他、本実施形態では、機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍に配置したアクセル開度センサ５７から運転者のアクセルペダル踏込み量（アクセル開度）を表す電圧信号が図示しないＡＤコンバータを介して入力されている。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、所定間隔毎にエアフローメータ５１出力とアクセル開度センサ５７出力、温度センサ５３及び空燃比センサ４１、排気温度センサ４３の出力をＡＤ変換して吸入空気量Ｇとアクセル開度ＡＣＣＰ、冷却水温度ＴＷ及び排気空燃比ＡＦ、排気温度ＴＥＸとしてＥＣＵ３０のＲＡＭの所定領域に格納するとともに、回転数センサ５５からのパルス信号の間隔から機関回転数ＮＥを算出し、ＲＡＭの所定の領域に格納している。ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ５７で検出したアクセル開度ＡＣＣＰと機関回転数ＮＥとに基づいて予めＲＯＭに格納した関係に基づいて機関基本燃料噴射量を算出し、この基本燃料噴射量に機関運転状態に応じた補正を加えて機関の主燃料噴射量Ｑを設定する。なお、本発明では燃料噴射量の設定方法には特に制限はなく、ディーゼル機関における公知の設定方法のいずれをも使用することができる。
【００３２】
一方、ＥＣＵ３０の出力ポートは、各気筒への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御するために、図示しない燃料噴射回路を介して各気筒の燃料噴射弁１１１に接続されている他、図示しない高圧燃料ポンプを制御して、高圧燃料ポンプからコモンレールへの燃料圧送量を制御している。また、ＥＣＵ３０の出力ポートは更に、図示しない駆動回路を介してＥＧＲ弁２３のアクチュエータに接続され、ＥＧＲ弁２３を通過するＥＧＲガス量を制御するとともに、図示しない駆動回路を介して可変バルブタイミング装置５０に接続され、吸気弁バルブタイミングを制御している。
【００３３】
次に、本実施形態における追加燃料噴射について説明する。
本実施形態では、ＥＣＵ３０はＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０に吸収されたＮＯＸ  の量を推定し、このＮＯＸ  吸収量が予め定めた値（例えばＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０が吸収したＮＯＸ  で飽和する量の約７０パーセント程度）に到達する毎に各気筒で追加燃料噴射を行い、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０からＮＯＸ  を放出させ還元浄化する。
【００３４】
ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０に吸収されたＮＯＸ  量は、例えば機関運転状態に基づいて推測することができる。機関で単位時間当たりに生成されるＮＯＸ  量は機関負荷、回転数等の機関運転状態により定まる。また、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０に単位時間当たりに吸収されるＮＯＸ  量は、機関から単位時間当たりに放出されるＮＯＸ  量、すなわち機関の単位時間当たりのＮＯＸ  生成量に所定の係数を乗じた値となる。そこで、本実施形態では、予め機関燃料噴射量（負荷）と回転数との組合せを変えて実験を行い、機関が単位時間当たりに放出するＮＯＸ  量を計測しておき、このＮＯＸ  量と機関負荷、回転数との関係をＥＣＵ３０のＲＯＭに格納してある。そして、機関運転中に一定時間（上記単位時間）毎に実際の燃料噴射量と機関回転数とに基づいて、単位時間当たりに機関から放出されるＮＯＸ  量を算出し、このＮＯＸ  量に所定の係数を乗じた値を積算する。これにより、算出された積算値は、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯＸ  量に一致するようになる。なお、追加燃料噴射が行われてＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０から吸収したＮＯＸ  が放出された後はＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０のＮＯＸ  吸収量は０にリセットされ、再度ＮＯＸ  吸収量の積算が開始される。
【００３５】
なお、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０のＮＯＸ  吸収量が増大するにつれて、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０下流側の排気中のＮＯＸ  濃度が増大する。そこで、上記のように機関運転状態に基づいてＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０のＮＯＸ  吸収量を推定する代りに、例えばＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０の下流側排気通路に排気中のＮＯＸ  濃度を検出可能なＮＯＸ  センサを配置し、このＮＯＸ  センサで検出したＮＯＸ  濃度が所定値以上になったときに、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０に吸収されたＮＯＸ  量が増大したと判断して追加燃料噴射を実施するようにしても良い。
【００３６】
ＥＣＵ３０は、上記によりＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０のＮＯＸ  吸収量が増大したと判断されたときに、各気筒の燃料噴射弁１１１から主燃料噴射に加えて追加燃料噴射を行うことにより、機関１の排気空燃比をリッチ空燃比にしてＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０から吸収したＮＯＸ  を放出させる。
本実施形態では、各気筒の追加燃料噴射量は、以下に説明するように設定される。
【００３７】
すなわち、本実施形態では、エアフローメータ５１で計測した機関の吸気量と、機関の主燃料噴射における燃料噴射量と追加燃料噴射により機関に供給された燃料との合計との比（すなわち排気空燃比）が予め定めた理論空燃比以下の空燃比（本実施形態では、理論空燃比に近いリッチ空燃比とされる）になるように追加燃料噴射量が決定される。
【００３８】
すなわち、ＥＣＵ３０はエアフローメータ５１で計測した機関の吸入空気量（グラム／秒）と機関回転数とに基づいて、機関１回転当たりの機関吸入空気量Ｇ（グラム／回転）を算出する。
次いで、ＥＣＵ３０はアクセル開度と機関回転数とに基づいて各燃料噴射弁１１１からの１回当たりの主燃料噴射量を算出し、気筒数を乗じて機関１回転当たりに主燃料噴射により機関に供給される燃料合計量Ｑ（グラム／回転）を算出する。
【００３９】
機関１回転当たりに追加燃料噴射により機関１に供給すべき燃料量ＱＡは、吸入空気量Ｇと主燃料噴射合計量Ｑとに基づいて、
ＱＡ＝（Ｇ／ＡＦ０  ）−Ｑ  ……（１）
として算出される。ここで、ＡＦ０  は追加燃料噴射により到達すべき目標空燃比である。
【００４０】
各燃料噴射弁１１１から、機関１行程サイクル当たりに追加燃料噴射により供給すべき燃料量ＱＡｉ  は、上記ＱＡを気筒数Ｎ（本実施形態ではＮ＝６）で割った値、すなわちＱＡｉ  ＝ＱＡ／Ｎとなる。
ＱＡｉ  は、機関１回転当たりに追加燃料噴射により１つの気筒に供給すべき燃料量の合計である。
【００４１】
ところが、前述したようにディーゼル機関は通常、空燃比で３０程度の非常にリーンな（希薄な）空燃比で運転されている。このため、通常の運転を続けたままで排気空燃比を理論空燃比以下にしようとすると、追加燃料噴射では主燃料噴射と同程度の多量の燃料を噴射する必要が生じる。
一方、追加燃料噴射が行われる膨張行程の後期と排気行程では気筒内の温度が低下しており、ピストンも気筒内で下降位置にある。このため、多量の燃料をこの時期に気筒内に噴射すると噴射された燃料はピストン頂面の燃焼室に入射せずに液体のまま気筒内壁に到達してしまう、いわゆるボアフラッシングが生じる。ボアフラッシングが生じると、潤滑油の希釈や油膜切れによる潤滑不良等が生じやすくなる。
【００４２】
このため、ディーゼル機関では追加燃料噴射で多量の燃料を噴射すると機関燃料消費量が増大するだけではなく、ボアフラッシングが生じる問題がある。
この問題を解決するために、少量の追加燃料噴射で理論空燃比以下の排気空燃比を得るようにするためには、例えば吸気通路の吸入空気量絞り弁２７を絞り、機関吸入空気量を減少させることも考えられる。しかし、吸気絞りにより吸入空気量を低減した場合には、絞り損失による機関ポンピングロスが増大してしまい、機関出力の低下を防止するために主燃料噴射量を増大しなければならず、機関の燃料消費量はそれほど大きく低減できない。
【００４３】
そこで、本実施形態では機関バルブタイミングを変更することにより、以下に説明する方法でポンピングロスを増大させることなく、機関に吸入される空気量を減少させ、追加燃料噴射実施時の機関燃料消費量の増大とボアフラッシングの発生を防止している。
以下、本発明の追加燃料噴射について説明する。
（１）第１の実施形態
本実施形態では、排気空燃比を理論空燃比以下にすべきときに、可変バルブタイミング装置５０を作動させて、吸気弁の閉弁時期を遅延させることにより気筒内に吸入される空気量を低減する。
【００４４】
図２は、本実施形態における機関１の通常運転時（追加燃料噴射を実施していない場合）（図２、（Ａ）  ）と追加燃料噴射実施時（図２、（Ｂ）  ）とにおける、機関バルブタイミングの設定を示すタイミング図である。
図２において、ＥＸ、ＩＮは、それぞれ排気弁と吸気弁のバルブリフトカーブを示し、ＥＴＤＣ、ＥＢＤＣは膨張行程上死点と下死点を、ＩＴＤＣは吸気行程の上死点（すなわち排気行程の上死点）、ＩＢＤＣは吸気行程のと下死点（すなわち圧縮行程の下死点）、ＣＴＤＣは圧縮行程上死点を、それぞれ示している。
【００４５】
図２（Ａ）  に示すように、通常運転時には、排気弁（ＥＸ）は、膨張行程下死点（ＥＢＤＣ）前から開弁し、吸気行程上死点（ＩＴＤＣ）後に閉弁する。また、吸気弁（ＩＮ）は吸気行程上死点（ＩＴＤＣ）前から開弁し、吸気行程下死点（ＩＢＤＣ）を少し越えた位置で閉弁する。
一方、本実施形態では、追加燃料噴射実施時には、排気弁の開閉タイミングは通常運転時と同一に維持されるが、吸気弁開閉タイミングは大きく遅角される。すなわち、図２（Ｂ）  に示すように、本実施形態では追加燃料噴射実施時には吸気弁は吸気行程上死点後に開弁し、圧縮行程中央付近（吸気下死点ＩＢＤＣと圧縮行程上死点ＣＴＤＣとの中間）で閉弁するようにされる。
【００４６】
図２（Ｂ）  に示すように、吸気弁の閉弁時期を遅延させると、吸気弁は圧縮行程中期まで開弁していることになるため、吸気行程でピストンの下降により気筒内に吸入された吸気が圧縮行程中にピストンの上昇とともに吸気ポートに吐出されるようになる。このため、吸気弁閉弁時に気筒内に充填される吸気の量は通常運転時に較べて大幅に減少する。一方、前述したように、本実施形態では主燃料噴射量はアクセル開度と回転数とにより定まるため、気筒の吸入空気量が減少しても主燃料噴射量は大幅には低減されない。従って、前述の（１）式において、吸入空気量Ｇが減少し、主燃料噴射量Ｑは変化しないため、所定の空燃比を得るのに必要な追加燃料噴射の噴射量ＱＡは大幅に低減される。
【００４７】
更に、吸気弁閉弁時期遅延による吸入量の低減は、吸気絞り弁２７による吸気絞りとは異なり、吸気絞りによるポンピングロスは生じない。このため、追加燃料噴射における噴射量は吸気量が減った分だけ低減され、追加燃料噴射実施時の機関燃料消費量の増大が抑制される。
次に、本実施形態の追加燃料噴射操作について説明する。上述のように本実施形態では吸気弁の閉弁時期を遅延させることにより追加燃料噴射時の吸入空気量が大幅に低減されるため、追加燃料噴射の機関１回転当たりの１気筒当たりの噴射量ＱＡｉ  も大きく減少する。このため、吸入空気量を低減せずに追加燃料噴射を行った場合に較べてボアフラッシングが生じる可能性が大幅に低下するようになる。
【００４８】
しかし、前述したように追加燃料噴射は気筒内の温度が低下する膨張行程と排気行程とに行われる。また、この時期はピストンが下降位置になり燃料噴射弁から噴射された燃料が液状のまま気筒内壁に到達しやすい条件になっている。そこで、本実施形態では、追加燃料噴射により気筒に供給されるべき燃料量ＱＡｉ  の全量を１回の燃料噴射で噴射せずに、図２（Ｂ）  にｑａｉ  で示したように膨張行程と吸気行程中に複数回に分割して追加燃料噴射を行っている。これにより、１回の追加燃料噴射で噴射される燃料量を少量にすることができるため、噴射された燃料は直ちに気化するようになり、ボアフラッシングの発生を更に完全に防止することが可能となる。
【００４９】
本実施形態では、実験等により予めボアフラッシングを生じずに１回の追加燃料噴射で噴射可能な最大燃料量を求めておき、この最大燃料に対して余裕を持った小さい値を追加燃料噴射における最大燃料噴射量ＱＡｉＭＡＸとして設定しておく。そして、１気筒当たりの追加燃料噴射量の合計ＱＡｉ  とＱＡｉＭＡＸとから追加燃料噴射の回数ＮＩを決定する。すなわち、追加燃料噴射の回数ＮＩは、ＮＩ＝（ＱＡｉ  ／ＱＡｉＭＡＸ）＋１となる。そして、各追加燃料噴射における燃料噴射量ＱＡＩｉ  は、１回目からＮＩ回目の追加燃料噴射ではＱＡｉＭＡＸ、ＮＩ＋１回目の追加燃料噴射では（ＱＡｉ  −ＱＡｉＭＡＸ×ＮＩ）となる。
【００５０】
なお、ボアフラッシングを生じずに噴射可能な最大燃料量は、予め最もボアフラッシングが生じやすい条件で追加燃料噴射を行い、ボアフラッシングが生じない最大燃料噴射量を測定することにより求められる。例えば、膨張行程終期では、ピストンが最も下降しており、気筒内温度も低下しているため、最もボアフラッシングが生じやすくなる。本実施形態では、膨張行程終期に燃料噴射を行った時に、ボアフラッシングを生じずに噴射可能な最大燃料噴射量を測定しておき、この最大燃料噴射量に充分な余裕を持った値をＱＡｉＭＡＸとして設定する。ＱＡｉＭＡＸは、一般に２０ＣＣ／噴射に相当する燃料量より小さい値となる。
【００５１】
また、追加燃料噴射は１行程サイクルだけでなく、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０から吸収したＮＯＸ  を放出するために必要とされる未燃燃料を供給するまで、複数サイクルにわたって行なうようにされる。
上述のように、本実施形態ではＥＣＵ３０は、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０に吸収されたＮＯＸ  量が増大すると、可変バルブタイミング装置５０を制御して、予め定めた量だけ吸気弁開閉タイミングを遅角させる。この遅角量は機関負荷状態に応じて設定され、軽負荷時等のように主燃料噴射量が少なく運転空燃比が高くなる条件では吸気弁バルブタイミングの遅角量は大きく設定され、吸入空気量は大幅に低減される。
【００５２】
そして、ＥＣＵ３０は吸気弁バルブタイミングが上記所定の遅角量になったときに、各気筒の膨張行程と排気行程中に複数回の追加燃料噴射を行う。このとき、１回の追加燃料噴射で噴射される燃料量はボアフラッシングが生じない少ない量に設定され、気筒の行程サイクル中に行う追加燃料噴射の回数は、上記（１）式で計算される燃料量と、１回の追加燃料噴射に噴射される燃料量とにより決定される。
【００５３】
これにより、ポンピングロスを生じることなく追加燃料噴射により気筒に供給すべき燃料量を大幅に低減することが可能となり、追加燃料噴射実施時の燃料消費量の増大が防止されるとともに、追加燃料噴射によるボアフラッシングの発生が完全に防止される。
（２）第２の実施形態
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５４】
第１の実施形態では吸気弁の閉弁時期を遅延させて、機関の吸入空気量を低減することにより追加燃料噴射実施時の燃料消費量増大とボアフラッシングの発生とを防止していた。本実施形態では、更に上記に加えて機関排気通路３に配置した空燃比センサ４１出力に基づいて、各追加燃料噴射の噴射量をフィードバック制御する。
【００５５】
すなわち、本実施形態ではＥＣＵ３０は追加燃料噴射実施時に、空燃比センサ４１出力に基づいてＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０に流入する排気の実際の空燃比を検出する。そして、所定の目標空燃比（例えば理論空燃比）と検出した実際の排気空燃比との偏差に応じて気筒に供給される合計燃料量（主燃料噴射量と追加燃料噴射量との合計量）を増減補正する。例えば、追加燃料噴射実施時の排気空燃比が目標空燃比より高い場合（実際の排気空燃比が目標空燃比よりリーンな場合）には、合計燃料量を増大し、実際の排気空燃比が目標空燃比より低い場合には合計燃料量を低減する。この、合計燃料量の制御は目標空燃比と実際の空燃比との偏差に基づく公知の比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）により行なわれる。
【００５６】
また、主燃料噴射量と追加燃料噴射量との増減補正は、合計燃料量に占めるそれぞれの噴射量の割合に応じて決定される。
このように、本実施形態では空燃比センサ４１で検出した実際の排気空燃比が目標空燃比に一致するように気筒に供給される燃料量が補正されるため、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０に供給する排気の空燃比を極めて正確に制御することが可能となり、追加燃料噴射実施時の主燃料噴射量と追加燃料噴射量との合計量は常に目標空燃比を得るために必要な量だけになる。このため、燃料量に過不足を生じることがなくなり、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０からのＮＯＸ  放出が効率的に行なえるとともに、過剰な燃料が供給されることを防止して燃料消費量の増大を防止することが可能となる。
（３）第３の実施形態
本実施形態では、第１の実施形態の制御に加えて、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０の温度が低い場合等に、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒温度を所定温度まで昇温させる操作を行なう。前述したように、ディーゼル機関は一般にガソリン機関に較べて排気温度が低いため、低負荷運転が続いた場合などにはＮＯＸ  吸蔵還元触媒の温度が触媒の活性化温度（例えば３５０℃程度）以下に低下してしまう場合がある。このような場合には、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒のＮＯＸ  吸蔵能力とＮＯＸ  放出時の還元能力が低下してしまい、排気浄化を充分に行なうことができなくなる。また、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒の温度が活性化温度以上であった場合でも、触媒温度を上昇させる必要が生じる場合がある。例えば、排気中のＳＯＸ  成分は前述したＮＯＸ  成分と同一なメカニズムでＮＯＸ  吸蔵還元触媒に吸蔵され安定した硫酸塩を生成する。この硫酸塩を分解してＮＯＸ  吸蔵還元触媒からＳＯＸ  を放出させるためには、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒を活性化温度より更に高い高温に保持した状態でリッチ空燃比の排気を供給する必要がある。
【００５７】
本実施形態では、ＥＣＵ３０は排気通路３に配置した排気温度センサ４３出力に基づいてＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０の温度を検出する。そして、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒からＮＯＸ  を放出させるべきとき、またはＳＯＸ  を放出させるべきときには、追加燃料噴射を実施するとともにＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０温度が所定の目標値になるように吸気弁バルブタイミングと追加燃料噴射量とを排気温度センサ４３出力と空燃比センサ４１出力とに基づいてフィードバック制御する。なお、上記所定の目標温度は、例えば、ＮＯＸ  を放出させるべきときには触媒活性化温度である約３５０℃、ＳＯＸ  を放出させるべき時には約５５０℃に設定される。
【００５８】
次に、上記ＮＯＸ  吸蔵還元触媒の温度制御の詳細について説明する。
ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０からＮＯＸ  を放出させるべきとき、またはＳＯＸ  を放出させるべきとき、ＥＣＵ３０はＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０出口に配置した排気温度センサ４３で検出した排気温度に基づいてＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０の温度を検出する。ＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０の触媒床温度と触媒通過後の排気温度とは略等しくなっているため本実施形態では、排気温度センサ４３で検出した排気温度をＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０温度として使用する。
【００５９】
次いで、ＥＣＵ３０は可変バルブタイミング５０を制御して吸気弁閉弁時期を予め定めた量だけ遅角するとともに追加燃料噴射を開始する。本実施形態では、触媒昇温時には排気空燃比は排気温度が最も高くなる空燃比（理論空燃比近傍の値）になるように設定されており、ＥＣＵ３０は空燃比センサ４１で検出した排気空燃比が上記空燃比になるように追加燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００６０】
更に、ＥＣＵ３０は、排気温度センサ４３出力に基づいてＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０の温度を検出し、検出した実際のＮＯＸ  吸蔵還元触媒温度の、前述したＮＯＸ  吸蔵還元触媒目標温度からの偏差を算出し、この偏差に基づいて吸気弁バルブタイミングを補正する。すなわち、実際の温度が目標温度より低い場合には吸気弁バルブタイミングを進角させて気筒内に吸入される空気量を増大する。上述したように本実施形態では追加燃料噴射量は排気空燃比が目標空燃比になるように制御されており、吸入空気量に応じて追加燃料噴射量も増量されるため、これにより排気温度が所定の温度に維持されたまま排気流量が増大しＮＯＸ  吸蔵還元触媒７０温度が上昇する。また、実際のＮＯＸ  吸蔵還元触媒温度が目標温度より低い場合には、ＥＣＵ３０は吸気弁バルブタイミングを遅角させて気筒内に吸入される空気量を低減する。この場合も追加燃料噴射量は排気空燃比が所定の空燃比になるように制御されるため、排気流量の低下によりＮＯＸ  吸蔵還元触媒温度が低下する。上記ＮＯＸ  吸蔵還元触媒温度制御時の吸気弁バルブタイミングは、ＮＯＸ  吸蔵還元触媒の目標温度と実際のＮＯＸ  吸蔵還元触媒温度との偏差に基づく比例積分微分制御により制御するようにしても良い。
【００６１】
本実施形態では、上記のように吸気弁バルブタイミングと燃料噴射量とが、実際のＮＯＸ  吸蔵還元触媒温度が予め定めた目標温度になるよう制御されるため、触媒には常に適切な温度と流量の排気が供給されるようになり、短時間で正確にＮＯＸ  吸蔵還元触媒温度を目標温度に制御することが可能となる。
【００６２】
（４）第４の実施形態
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
前述の第１の実施形態では追加燃料噴射を膨張行程または排気行程に複数回に分けて行うことによりボアフラッシングの発生を防止していた。これに対して、本実施形態では追加燃料噴射を排気行程後期に実施し、必要とされる量の燃料を１回の追加燃料噴射で噴射する点が第１の実施形態と相違している。
排気行程後期では、ピストンは上昇位置にあるため、気筒内壁の大部分はピストンにより覆われている。また、追加燃料噴射により噴射された燃料はピストン上面の燃焼室内に入射して気化するため、噴射燃料が液状のまま直接気筒内壁に到達することがなくなりボアフラッシングが生じない。
【００６３】
ところが、前述したように通常の運転では排気行程後期は吸気弁が開弁を始めバルブオーバラップ期間が生じ、この期間に噴射された燃料の一部は開弁している吸気弁を通って吸気ポートに逆流する。この逆流燃料は吸気行程中に吸入空気とともに気筒内に流入するため、気筒内には未燃燃料が残留するようになり、この残留燃料が気筒の次サイクルの圧縮行程中に主燃料噴射が行なわれる前に燃焼すると異常燃焼が生じる。また、異常燃焼が生じない場合でも気筒内では主燃料噴射による燃料と残留燃料との両方が燃焼することになるため、気筒の発生トルクが増大してしまい機関出力トルクの変動が生じるようになる。
本実施形態では、追加燃料噴射実施時に吸気弁開弁時期を遅延させることにより、追加燃料噴射により噴射された燃料が気筒内に残留して次サイクルで燃焼することを防止している。
【００６４】
図３は、本実施形態における追加燃料噴射時期と吸気弁開閉タイミングとを示す図２と同様な図であり、図３  （Ａ）は通常運転時を、図３（Ｂ）  は追加燃料噴射実施時を示している。
図３に示すように、本実施形態では追加燃料噴射実施時には吸気弁は排気行程上死点（すなわち吸気行程上死点ＩＴＤＣ）後に開弁を開始する。このため、追加燃料噴射実施時には吸気弁は閉弁しているようになり、追加燃料噴射により噴射された燃料の一部が吸気ポートに逆流することが防止される。これにより、追加燃料噴射による気筒内残留燃料が生じることが防止される。
また、本実施形態では、追加燃料噴射は排気行程後期（例えば排気行程上死点ＩＴＤＣ近傍）に１回のみ実施される。このため、追加燃料噴射により噴射された燃料の気筒内壁への到達は上昇位置にあるピストンにより阻止されるようになり、ボアフラッシングが生じない。なお、追加燃料噴射により噴射された燃料が気筒内壁に直接到達することを阻止可能なピストン位置は、気筒内径（シリンダボア径）、燃料噴射弁の噴霧角、燃料噴射弁の気筒内への突出長さなどにより異なるため、実際の追加燃料噴射実施時期は上記条件に基づいて機関形式毎に決定される。
【００６５】
なお、追加燃料噴射時の吸気弁開弁時期（開弁時期の遅延量）は、バルブオーバラップ期間が全く生じないように設定すれば気筒内残留燃料の発生を完全に防止可能であるが、実際には多少の残留燃料が発生しても異常燃焼や機関出力トルク変動は生じないため、多少のバルブオーバラップ期間が生じる程度に吸気弁開弁時期を遅延させるようにしても良い。この場合、実際の吸気弁開弁時期は実際の機関を用いた実験により追加燃料噴射時に異常燃焼や出力トルク変動が生じない範囲に設定するようにすれば良い。
また、図３に示したように吸気弁開弁時期とともに吸気弁閉弁時期をも同時に遅延させるようにすれば、第１の実施形態と同様に気筒内に充填される吸気の量が低減されるため、追加燃料噴射量を大幅に低減して機関燃料消費量の増大を防止することが可能となる。
なお、本実施形態においても、第２の実施形態で説明した空燃比センサ４１出力に基づく追加燃料噴射の噴射量のフィードバック制御と、第３の実施形態で説明したＮＯＸ  吸蔵還元触媒温度の昇温操作とのいずれか一方または両方を併用することが可能であることは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、追加燃料噴射により排気浄化触媒に理論空燃比またはリッチ空燃比の排気を供給する際に、機関の燃料消費量の増大を抑制しつつボアフラッシングの発生を完全に防止可能となるという共通の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を、自動車用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１の実施形態における追加燃料噴射実施時の吸気弁バルブタイミングを説明する図である。
【図３】図２とは異なる追加燃料噴射実施形態における追加燃料噴射実施時のバルブオーバラップを説明する、図２と同様な図である。
【符号の説明】
１…ディーゼル機関
２３…ＥＧＲ制御弁
３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４１…空燃比センサ
４３…排気温度センサ
５０…可変バルブタイミング装置
７０…ＮＯＸ  吸蔵還元触媒
１１１…筒内燃料噴射弁
【図１】
0003601395.tif 000002
【図２】
0003601395.tif 000003
【図３】
0003601395.tif 000004