(57)【要約】【課題】吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合に、冷間時における暖機性能を維持しつつ、ＤＰＦ再生処理時にＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができるエンジンの制御方法及び制御装置を提供する。【解決手段】第１の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射と所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とポスト噴射とを実施し、パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて所定の噴射量を減量して行い、第２の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施し、パイロット噴射は、所定の噴射量のままで行う、ことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の運転状態において吸気行程中に排気弁を開くように構成されたエンジンの制御方法であって、
エンジンが第１の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともに、圧縮上死点付近において気筒内に燃料を噴射するメイン噴射と、前記メイン噴射前に気筒内に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射と、前記メイン噴射後に気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施し、前記パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて前記所定の噴射量を減量して行い、
エンジンが第２の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともに、圧縮上死点付近において気筒内に燃料を噴射するメイン噴射と、前記メイン噴射前に気筒内に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射と、前記メイン噴射後に気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施し、前記パイロット噴射は、前記所定の噴射量のままで行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御方法。
【請求項２】
前記第１の運転状態は、ＤＰＦ再生処理時である、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御方法。
【請求項３】
前記第２の運転状態は、エンジンの冷間時においてエンジンを通常より高回転でアイドル運転を行うＡＷＳ運転時である、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの制御方法。
【請求項４】
気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、圧縮上死点付近において燃料を噴射するメイン噴射と、前記メイン噴射前に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射と、前記メイン噴射後に燃料を噴射するポスト噴射とを実施するように前記燃料噴射弁の作動を制御する燃料噴射弁制御手段と、吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動を制御する排気弁制御手段と、を備えたエンジンの制御装置であって、
気筒内の未燃燃料の量を算出する未燃燃料量算出手段をさらに備え、
前記燃料噴射弁制御手段は、エンジン温間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合、前記未燃燃料量算出手段によって算出された気筒内の未燃燃料の量に基づいて前記所定の噴射量を減量して前記パイロット噴射を行うように前記燃料噴射弁の作動を制御する、
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射弁制御手段は、エンジン冷間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合、前記所定の噴射量のままで前記パイロット噴射を行うように前記燃料噴射弁の作動を制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
エンジン温間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合は、ＤＰＦ再生処理時である、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
エンジン冷間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合は、ＡＷＳ運転時である、
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の運転状態において吸気行程中に排気弁を開くように構成されたエンジンの制御方法及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用等のエンジンにおいては、排気ガス中に含まれるＮＯｘを低減するために排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に還流させる外部ＥＧＲシステムを使用するとともに、特にディーゼルエンジンにおいては、排気系に排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯを酸化して浄化する酸化触媒と排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）とを配置して、排気ガスを浄化することが一般に行われている。
【０００３】
また、ＤＰＦに捕集したＰＭの捕集量が多くなると、気筒内で燃焼させる燃料に加えて所謂ポスト噴射を行い、未燃燃料を酸化触媒に供給して燃焼させ、かかる燃焼熱によってＤＰＦの温度を上昇させてＰＭを燃焼させて除去するＤＰＦの再生処理が行われている。つまり、ディーゼルエンジンでは、メイン噴射の前に火種を作るためにパイロット噴射を実施することが行われているが、ＤＰＦの再生処理時には、メイン噴射及びパイロット噴射に加えてポスト噴射が行われることとなる。
【０００４】
しかしながら、ＤＰＦの再生処理時には、排気ガスが高温となることから外部ＥＧＲシステムのＥＧＲバルブが損壊するおそれがある。これに対して、ＤＰＦの再生処理時に、外部ＥＧＲに代えて、吸気行程中に排気弁を開いて排気通路から排気ガスの一部を気筒内に戻す所謂内部ＥＧＲを行い、燃焼を抑制してＮＯｘを低減させることが知られている。
【０００５】
この内部ＥＧＲに関して、ＤＰＦの再生処理時のものではないが、例えば特許文献１には、予混合燃焼における混合気の着火時期と適正な着火時期とにずれがある場合に、排気弁を吸気弁が開弁されているエンジンの吸気行程中に開弁することで排気ガスを燃焼室内に導入して、混合気の低酸素化を図ることにより実際の着火時期を適正な着火時期に近づけることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３８７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＤＰＦの再生処理時は、ポスト噴射を行うとともに吸気行程中に排気弁を開いて内部ＥＧＲを行うことで、ＮＯｘを低減しつつＤＰＦの再生処理を行うことができるものの、ポスト噴射の噴射時期や噴射量によっては、ポスト噴射による未燃燃料の一部が排気ガスとともに気筒内に戻ることがあり、かかる場合には、次の圧縮行程におけるパイロット噴射によって気筒内の燃料の量が必要以上に多くなり、その時点で燃焼が始まる過早着火が生じるおそれがある。
【０００８】
なお、ポスト噴射を行うとともに吸気行程中に排気弁を開いて内部ＥＧＲを行う制御は、前記のようにＤＰＦの再生処理時に限らず、例えば、冷間時に暖機を促進させるためや排気ガス浄化用触媒を活性化させるために行うこともある。つまり、内部ＥＧＲにより気筒内に排気ガスを導入するとともにポスト噴射により燃焼を活発化して、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させるのである。
【０００９】
そこで、本発明は、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合に、冷間時における暖機性能を維持しつつ、ＤＰＦ再生時には、ＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができるエンジンの制御方法及び制御装置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】
【００１０】
このため、本願の請求項１に係る発明は、所定の運転状態において吸気行程中に排気弁を開くように構成されたエンジンの制御方法であって、エンジンが第１の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともに、圧縮上死点付近において気筒内に燃料を噴射するメイン噴射と、前記メイン噴射前に気筒内に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射と、前記メイン噴射後に気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施し、前記パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて前記所定の噴射量を減量して行い、エンジンが第２の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともに、圧縮上死点付近において気筒内に燃料を噴射するメイン噴射と、前記メイン噴射前に気筒内に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射と、前記メイン噴射後に気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施し、前記パイロット噴射は、前記所定の噴射量のままで行う、ことを特徴とする。
【００１１】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第１の運転状態は、ＤＰＦ再生処理時である、ことを特徴とする。
【００１２】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記第２の運転状態は、エンジンの冷間時においてエンジンを通常より高回転でアイドル運転を行うＡＷＳ運転時である、ことを特徴とする。
【００１３】
また更に、本願の請求項４に係る発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、圧縮上死点付近において燃料を噴射するメイン噴射と、前記メイン噴射前に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射と、前記メイン噴射後に燃料を噴射するポスト噴射とを実施するように前記燃料噴射弁の作動を制御する燃料噴射弁制御手段と、吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動を制御する排気弁制御手段と、を備えたエンジンの制御装置であって、気筒内の未燃燃料の量を算出する未燃燃料量算出手段をさらに備え、前記燃料噴射弁制御手段は、エンジン温間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合、前記未燃燃料量算出手段によって算出された気筒内の未燃燃料の量に基づいて前記所定の噴射量を減量して前記パイロット噴射を行うように前記燃料噴射弁の作動を制御する、ことを特徴とする。
【００１４】
また更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、前記燃料噴射弁制御手段は、エンジン冷間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合、前記所定の噴射量のままで前記パイロット噴射を行うように前記燃料噴射弁の作動を制御する、ことを特徴とする。
【００１５】
また更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項４又は請求項５に係る発明において、エンジン温間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合は、ＤＰＦ再生処理時である、ことを特徴とする。
【００１６】
また更に、本願の請求項７に係る発明は、請求項５又は請求項６に係る発明において、エンジン冷間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合は、ＡＷＳ運転時である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本願の請求項１に係る発明によれば、第１の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射と所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とポスト噴射とを実施し、パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて所定の噴射量を減量して行い、第２の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射と所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とポスト噴射とを実施し、パイロット噴射は、所定の噴射量のままで行う。
【００１８】
これにより、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合に、ＡＷＳ運転時などのエンジン冷間時には、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができ、ＤＰＦ再生処理時などのエンジン温間時には、ＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができ、冷間時における暖機性能を維持しつつ、ＤＰＦ再生時にはＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができる。
【００１９】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、第１の運転状態は、ＤＰＦ再生処理時であることにより、ＤＰＦ再生処理時において、ＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができ、前記効果を有効に実現することができる。
【００２０】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、第２の運転状態は、エンジンの冷間時においてエンジンを通常より高回転でアイドル運転を行うＡＷＳ運転時であることにより、ＡＷＳ運転時において、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができ、前記効果を有効に実現することができる。
【００２１】
また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、燃料噴射弁制御手段は、エンジン温間時において吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときにメイン噴射と所定の噴射量でパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合、気筒内の未燃燃料の量に基づいて所定の噴射量を減量してパイロット噴射を行うように燃料噴射弁の作動を制御する。
【００２２】
これにより、エンジン温間時に、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合に、ＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができる。
【００２３】
また更に、本願の請求項５に係る発明によれば、燃料噴射弁制御手段は、エンジン冷間時において吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合、所定の噴射量のままでパイロット噴射を行うように燃料噴射弁の作動を制御する。
【００２４】
これにより、エンジン冷間時に、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合に、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができ、冷間時における暖機性能を維持しつつ、前記効果を有効に奏することができる。
【００２５】
また更に、本願の請求項６に係る発明によれば、エンジン温間時において吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合は、ＤＰＦ再生処理時であることにより、ＤＰＦ再生処理時において、ＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができ、前記効果を有効に実現することができる。
【００２６】
また更に、本願の請求項７に係る発明によれば、エンジン冷間時において吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合は、ＡＷＳ運転時であることにより、ＡＷＳ運転時において、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができ、前記効果を有効に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンのシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るエンジンの吸気弁及び排気弁の開閉時期を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るエンジンの燃料の噴射時期を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るエンジンの制御を示すフローチャートである。
【図５】ＤＰＦ再生処理時におけるＶＶＬ、ポスト噴射量、未燃燃料量、パイロット噴射量の変化を示す図である。
【図６】ＡＷＳ運転時におけるＶＶＬ、ポスト噴射量、未燃燃料量、パイロット噴射量の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンのシステム構成を示す図である。図１に示す本発明の実施形態に係るエンジン１は、複数の気筒が列状に配置された多気筒のディーゼルエンジンであり、エンジン１の各気筒には、吸気弁２が開かれる吸気行程において吸気ポート３から燃焼室４内に空気が吸入される。
【００２９】
気筒内の燃料室４に吸入された空気は、圧縮行程においてピストン５によって圧縮されて高温・高圧状態にされ、圧縮上死点付近において燃料噴射弁６から気筒内の燃焼室４の高温・高圧状態の空気に軽油等の燃料が噴射され、膨張行程において燃料が自己着火して燃焼する。この燃焼によって生じた燃焼ガス、すなわち排気ガスは、排気弁７が開かれる排気行程において排気ポート８に排出される。
【００３０】
エンジン１では、これらの一連の動作が繰り返され、ピストン５は、気筒内において気筒中心軸方向に往復運動を繰り返している。ピストン５の往復運動は、ピストン５とクランクシャフト１０のピン部１１とを連結するコンロッド１２を介してクランクシャフト１０の回転運動に変換され、エンジン出力として取り出される。
【００３１】
燃料噴射弁６には、燃料タンクから燃料供給通路（共に不図示）を介して燃料が供給され、前記燃料供給通路には、燃料ポンプと高圧の燃料を蓄えるコモンレール（共に不図示）とが介設されている。これにより、燃料噴射弁６は、該燃料噴射弁６を開くことで気筒内に高圧の燃料を噴射することができるようになっている。
【００３２】
エンジン１では、燃料噴射弁６は、圧縮上死点付近において気筒内に燃料を噴射するメイン噴射と、メイン噴射前に気筒内に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とを実施するように制御されるが、後述するように、ＤＰＦ再生処理時又はＡＷＳ運転時には、パイロット噴射及びメイン噴射に加えて、メイン噴射後に気筒内に燃料を噴射するポスト噴射を実施するように制御される。
【００３３】
吸気弁２は、クランクシャフト１０に駆動連結された吸気カムシャフト１３によってクランクシャフト１０の回転と同期して所定のタイミングで開閉され、排気弁７は、クランクシャフト１０に駆動連結された排気カムシャフト１４によってクランクシャフト１０の回転と同期して所定のタイミングで開閉されるようになっている。
【００３４】
また、排気弁７には、該排気弁７の開閉時期及びバルブリフト量を可変することができるリフト量可変機構（ＶＶＬ）１５が設けられており、このリフト量可変機構１５によって排気弁７は、排気行程において排気弁７を開くとともに吸気行程中にも排気弁７を開くことができるように構成されている。
【００３５】
吸気弁２によって開閉される吸気ポート３には、空気を気筒内の燃焼室４に供給する吸気通路１６が接続され、吸気通路１６には、燃焼室４に供給される空気の流れ方向において、空気の流れを安定させるサージタンク１７より上流側に、アイドリング時には吸入空気量を減らすように閉方向に制御される一方、通常運転時には全開に開閉制御されるスロットル弁１８が設けられている。
【００３６】
エンジン１には、図示されていないが、ＡＷＳ（アクセルレーテッド・ウォームアップ・システム）が設けられている。ＡＷＳは、スロットル弁１８を閉方向に制御して吸入空気量を減量するとともにポスト噴射を実施して、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができる。
【００３７】
一方、排気弁７によって開閉される排気ポート８には、気筒内の燃焼室４において発生した排気ガスを大気中に排出する排気通路１９が接続され、排気通路１９には、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集するＤＰＦ２０が設けられるとともに、大気中に排出される排気ガスの流れ方向においてＤＰＦ２０より上流側に、排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯを酸化して浄化する酸化触媒２１が設けられている。
【００３８】
排気通路１９にはまた、ＤＰＦ２０の前後の差圧を検出する差圧センサ２２が設けられており、差圧センサ２２によって検出される差圧が所定圧以上である場合に、ポスト噴射を実施して、未燃燃料を酸化触媒２１に供給し、ＤＰＦ２０の温度を上昇させてＤＰＦ２０に捕集したＰＭを燃焼させて除去することができる。
【００３９】
エンジン１にはまた、排気ガス中に含まれるＮＯｘを低減するために、排気ガスの一部を排気通路１９から吸気通路１６に還流させる外部ＥＧＲ装置２３が設けられている。外部ＥＧＲ装置２３は、排気ガスの流れ方向において酸化触媒２１より上流側の排気通路１９から分岐して、スロットル弁１８とサージタンク１７との間の吸気通路１６に繋がる還流経路２４を備え、還流通路２４には、排気通路１９から吸気通路１６に還流させるＥＧＲガスの流れ方向において上流側から、高温のＥＧＲガスを冷却する水冷式のＥＧＲクーラ２５と、ＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２６とが設けられている。
【００４０】
また、エンジン１では、排気ガスの温度を検出する温度センサ２７、２８、２９が設けられており、第１の温度センサ２７は、排気通路１９において還流通路２３との分岐部近傍において該分岐部の上流側に配置され、第２の温度センサ２８は、排気通路１９において酸化触媒２１の上流側に配置され、第３の温度センサ２９は、排気通路１９においてＤＰＦ２０の上流側且つ酸化触媒２１の下流側に配置されている。
【００４１】
なお、図示されていないが、エンジン１に関係する構成として、吸気通路１６内に設けられるエアクリーナ、吸入空気の量を検出するエアフローセンサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、吸気圧を検出する吸気圧センサ、排気圧を検出する排気圧センサ、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ等の構成が設けられている。
【００４２】
また、エンジン１には、該エンジン１及びそれに関係する構成を制御するコントロールユニットＣが設けられている。このコントロールユニットＣは、エンジン１の総合的な制御装置であり、温度センサ２７、２８、２９、差圧センサ２２、エアフローセンサ、アクセル開度センサ、吸気圧センサ、排気圧センサ、エンジン回転数センサ等からの各種制御情報に基づいて、スロットル弁１８、ＥＧＲバルブ２６、燃料噴射弁６、リフト量可変機構１５等の作動などの各種制御を行う。
【００４３】
また、コントロールユニットＣは、吸気行程中に排気弁を開くとともにポスト噴射とを実施する場合に、気筒内の未燃燃料の量を算出することができるようになっている。気筒内の未燃燃料の量は、エンジン回転数、吸気圧、吸気圧、ポスト噴射量などから算出される。なお、コントロールユニットＣは、マイクロコンピュータを主要部として構成されている。
【００４４】
以上の構成を備えたエンジン１では、前述したように、エンジン温間時において、ＤＰＦ再生処理時には、吸気行程において排気弁が開かれるとともに、メイン噴射及びパイロット噴射に加えてポスト噴射が実施される。
【００４５】
図２は、本発明の実施形態に係るエンジンの吸気弁及び排気弁の開閉時期を示す図であり、ＤＰＦ再生処理時におけるエンジンの吸気弁及び排気弁の開閉時期を示している。また、図３は、本発明の実施形態に係るエンジンの燃料の噴射時期を示す図であり、ＤＰＦ再生処理時におけるエンジンの燃料の噴射時期を示している。
【００４６】
エンジン１では、ＤＰＦの再生処理時には、図２に示すように、吸気行程において吸気弁２が開かれるとともに排気弁７が開かれる。また、ＤＰＦの再生処理時には、図３に示すように、メイン噴射及びパイロット噴射に加えてポスト噴射が実施され、メイン噴射後の第１のポスト噴射と該第１のポスト噴射後の第２のポスト噴射とが実施される。第１のポスト噴射は、燃料を気筒内で燃焼させるように噴射時期及び噴射量が好適に設定され、第２のポスト噴射は、未燃燃料を酸化触媒に供給するように噴射時期及び噴射量が好適に設定される。
【００４７】
このように、ＤＰＦの再生処理時に、ポスト噴射を行うとともに吸気行程中に排気弁を開く場合には、ポスト噴射による未燃燃料の一部が排気ガスとともに気筒内に戻って、過早着火が生じるおそれがあるが、本実施形態では、パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて所定の噴射量を減量して行うことで、ＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができる。
【００４８】
また、エンジン１では、前述したように、エンジン冷間時において、ＡＷＳ運転時には、吸気行程において吸気弁２が開かれるとともに排気弁７が開かれ、メイン噴射及びパイロット噴射に加えてポスト噴射が実施されるが、ＡＷＳ運転時には、メイン噴射後の第１のポスト噴射のみが実施される。第１のポスト噴射は、燃料を気筒内で燃焼させるように噴射時期及び噴射量が好適に設定される。このように、ＡＷＳ運転時に、ポスト噴射を行うとともに吸気行程中に排気弁を開くことで、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができる。
【００４９】
以下、エンジン１において実行されるＤＰＦの再生処理時及びＡＷＳ運転時の制御について説明する。
図４は、本発明の実施形態に係るエンジンの制御を示すフローチャート、図５は、ＤＰＦ再生処理時におけるＶＶＬ、ポスト噴射量、未燃燃料量、パイロット噴射量の変化を示す図、図６は、ＡＷＳ運転時におけるＶＶＬ、ポスト噴射量、未燃燃料量、パイロット噴射量の変化を示す図である。なお、図５では、ＤＰＦの再生処理を行う期間を時間ｔ１からｔ２として表し、図６では、ＡＷＳ運転を行う期間を時間ｔ３からｔ４として表している。
【００５０】
エンジン１では、まず、エンジン１に関係する構成により検出される各種信号が読みとられ、ＤＰＦの再生を開始するか、あるいはＡＷＳの運転を開始するか否かが判定される（ステップＳ１）。ＤＰＦの再生を開始するか否かは、例えば、温度センサ２８によって検出される排気ガスの温度が所定温度以上で差圧センサ２２によって検出されるＤＰＦ２０の前後の差圧が所定圧以上になったか否かによって判定され、ＡＷＳの運転を開始するか否かは、例えば、温度センサ２７によって検出される排気ガスの温度が所定温度以下でアクセル開度センサによって検出されるアクセル開度が全閉である（アイドル状態）か否かによって判定される。
【００５１】
ステップＳ１での判定結果がイエス（ＹＥＳ）の場合、すなわち、ＤＰＦの再生を開始する、あるいはＡＷＳの運転を開始する場合には、ＶＶＬがオンにされ、吸気行程中に排気弁７を開くように排気弁７の作動が制御される（ステップＳ２）。次に、ステップＳ３において、ＤＰＦ再生中であるか否かが判定され、これがＹＥＳの場合、すなわち、ＤＰＦ再生中である場合、パイロット噴射及びメイン噴射に加えてポスト噴射が実施されるように燃料噴射弁６の作動が制御される（ステップＳ４）。図３に示すように、第１のポスト噴射と第２のポスト噴射が実施されるように燃料噴射弁６の作動が制御される。
【００５２】
ステップＳ４においてパイロット噴射及びメイン噴射に加えてポスト噴射が実施されると、ポスト噴射、具体的には第２のポスト噴射による未燃燃料の一部が排気ガスとともに気筒内に戻ることから、気筒内の未燃燃料の量が算出され（ステップＳ５）、算出された気筒内の未燃燃料の量に基づいてパイロット噴射量が減量されるように燃料噴射弁６の作動が制御される（ステップＳ６）。これにより、ＤＰＦの再生処理時に、ＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができる。
【００５３】
そして、ＤＦＰの再生が完了したか否かが判定され（ステップＳ７）、ＤＰＦの再生が完了するまで、ステップＳ４からステップＳ６が繰り返される。図５に示すように、ＤＰＦの再生処理がオンであるときには、ＶＶＬがオンにされ、所定の噴射量でポスト噴射量が実施される。図５では、未燃燃料量及びパイロット噴射量が一定量で示されているが、パイロット噴射量は未燃燃料量に基づいて減量して行われる。なお、ＤＰＦの再生が完了したか否かは、例えば差圧センサ２２によって検出される差圧が所定圧以下になったか否か、または再生時間が所定時間経過したか否かによって判定される。
【００５４】
ステップＳ７での判定結果がＹＥＳになると、すなわち、ＤＰＦの再生が完了したと判定されると、ＶＶＬがオフにされ、吸気行程中に排気弁７が開かないように排気弁７の作動が制御される（ステップＳ８）。また、ポスト噴射が実施されないように燃料噴射弁７の作動が制御され、これに伴って未燃燃料量がゼロになるのでパイロット噴射量は所定の噴射量で行われ、エンジンの運転状態に応じた制御が行われる。なお、ＤＰＦの再生が完了したか否かは、例えば、差圧センサ２２によって検出されるＤＰＦ２０の前後の差圧が所定圧以下になったか否かによって判定される。
【００５５】
一方、ステップＳ３での判定結果がノー（ＮＯ）の場合、すなわち、ＤＰＦ再生中でなく、ＡＷＳ運転時である場合にも、パイロット噴射及びメイン噴射に加えてポスト噴射が実施されるように燃料噴射弁６の作動が制御される（ステップＳ９）。ＡＷＳ運転時には、第１のポスト噴射のみが実施されるように燃料噴射弁６の作動が制御される。
【００５６】
ＡＷＳ運転時には、第１のポスト噴射のみが実施され、燃料を気筒内で燃焼させるように燃料噴射弁６の作動が制御される。図６に示すように、ＡＷＳ運転がオンであるときには、ＶＶＬがオンにされ、所定の噴射量でポスト噴射量が実施される。ポスト噴射は、燃料を気筒内で燃焼させるように行われるので、未燃燃料量がゼロであり、パイロット噴射量は所定の噴射量のままで行われる。これにより、ＡＷＳ運転時に、ポスト噴射を行うとともに吸気行程中に排気弁を開くことで、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができる。
【００５７】
そして、ＡＷＳの運転が終了したか否かが判定され（ステップＳ１０）、ＡＷＳの運転が終了するまで、ステップＳ９が繰り返される。ステップＳ１０での判定結果がＹＥＳになると、すなわち、ＡＷＳの運転が終了したと判定されると、ＶＶＬがオフにされ、吸気行程中に排気弁７が開かないように排気弁７の作動が制御される（ステップＳ８）。また、ポスト噴射が実施されないように燃料噴射弁７の作動が制御され、エンジンの運転状態に応じた制御が行われる。なお、ＡＷＳの運転が終了したか否かは、例えば温度センサ２７によって検出される排気ガスの温度が所定温度以上になったか否かによって判定される。
【００５８】
なお、ステップＳ１での判定結果がＮＯの場合、すなわち、ＤＰＦの再生を開始しない、あるいはＡＷＳの運転を開始しない場合には、吸気行程中に排気弁７が開かれることなく、エンジンの運転状態に応じて、パイロット噴射及びメイン噴射が実施されるとともに、外部ＥＧＲ装置２３が使用される。
【００５９】
本実施形態では、ＤＰＦ再生処理時である第１の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁７を開くとともにパイロット噴射及びメイン噴射に加えてポスト噴射を実施し、パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて所定の噴射量を減量して行っているが、ＤＰＦ再生処理時に限らず、エンジン温間時に行うようにすることも可能である。
【００６０】
また、本実施形態では、ＡＷＳ運転時である第２の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁７を開くとともにパイロット噴射及びメイン噴射に加えてポスト噴射を実施し、パイロット噴射は、所定の噴射量のままで行っているが、ＡＷＳ運転時に限らず、エンジン冷間時に行うようにすることも可能である。
【００６１】
以上のように、本実施形態では、第１の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁７を開くとともにメイン噴射と所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とポスト噴射とを実施し、パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて所定の噴射量を減量して行い、第２の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁７を開くとともにメイン噴射と所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とポスト噴射とを実施し、パイロット噴射は、所定の噴射量のままで行う。
【００６２】
これにより、吸気行程中に排気弁７を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合に、ＡＷＳ運転時などのエンジン冷間時には、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができ、ＤＰＦ再生処理時などのエンジン温間時には、ＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができ、冷間時における暖機性能を維持しつつ、ＤＰＦ再生時にはＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができる。
【００６３】
本発明は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、冷間時における暖機性能を維持しつつ、ＤＰＦ再生処理時にＮＯｘを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができるエンジンの制御に関し、例えば車両等のエンジンなど、エンジンの排気系にＤＰＦを備えたものに好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１  エンジン
２  吸気弁
４  燃料室
６  燃料噴射弁
７  排気弁
１５  リフト量可変機構
２０  ＤＰＦ
２１  酸化触媒
Ｃ  コントロールユニット
【図１】
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【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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