(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、加速時に排気弁開き時期の影響に起因するエミッションや燃費の悪化を有効に抑制することを目的とする。【解決手段】内燃機関の排気弁開き時期に基いて、燃料噴射量の上限値を設定する。加速時に燃料噴射量を増量する場合、燃料噴射量をその上限値以下に制限する。噴射量上限値が最大となる排気弁開き時期は、低速域では比較的早い時期とされ、そこからエンジン回転数が中速域へ向かって上昇するにつれて遅い方向へ移行し、そこから更にエンジン回転数が高速域へ向かって上昇するにつれて早い方向へ移行する。【選択図】図５
2008196377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気弁の少なくとも開き時期を可変とする可変動弁機構と、
排気弁開き時期に基いて、燃料噴射量の上限値を設定する噴射量上限値設定手段と、
燃料噴射量を前記上限値以下に制限する制限手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記噴射量上限値設定手段は、
排気弁開き時期が所定時期のときに前記上限値が最大となり、
排気弁開き時期が前記所定時期より早くなるほど前記上限値が小さくなり、
排気弁開き時期が前記所定時期より遅くなるほど前記上限値が小さくなるように、前記上限値を設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、排気エネルギによって駆動される過給機を備えており、
前記噴射量上限値設定手段は、排気弁開き時期とエンジン回転数とに基いて、前記上限値を設定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記噴射量上限値設定手段は、排気弁開き時期とエンジン回転数とに基いて前記上限値を定めたマップを有し、
前記マップにおいて、前記上限値が最大となる排気弁開き時期は、低速域では比較的早い時期にあり、そこからエンジン回転数が中速域へ向かって上昇するにつれて遅い方向へ移行し、そこから更にエンジン回転数が高速域へ向かって上昇するにつれて早い方向へ移行することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記マップにおいて、低速域において前記上限値が最大となる排気弁開き時期は、高速域において前記上限値が最大となる排気弁開き時期より早いことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関が加速する際に、低速域では排気弁開き時期が比較的早くなり、そこからエンジン回転数が中速域へ向かって上昇するにつれて排気弁開き時期が遅くなり、そこから更にエンジン回転数が高速域へ向かって上昇するにつれて排気弁開き時期が早くなるように、前記可変動弁機構の作動を制御する排気弁開き時期制御手段を備えることを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記排気弁開き時期制御手段は、低速域における排気弁開き時期を、高速域における排気弁開き時期より早くすることを特徴とする請求項６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】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平１１−３６９６２号公報には、ディーゼルエンジンの加速時に排気スモークの発生を確実に防止するために、吸入空気量とエンジン回転数とに基いて、燃料噴射量の最大値（上限値）を設定するようにしたディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置が開示されている。
【０００３】
また、特開２００３−３８７１号公報には、加速状態が検出された場合に、排気弁の開き時期を進角させるようにしたターボ過給機付内燃機関の可変動弁装置が開示されている。この装置によれば、加速時に排気弁開き時期を早めるので、ターボ過給機の排気タービンに流入する排気エネルギが増大し、過給機回転数を早期に高めることができ、加速性能を向上することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３６９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３８７１号公報
【特許文献３】特開２００５−１３９９６５号公報
【特許文献４】特開２００４−２７８４３１号公報
【特許文献５】特開２００２−２２７６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の装置のように、加速時に排気弁の開き時期を早めた場合には、燃焼が完全に終了しないうちに排気弁が開かれて燃焼が中断されるので、未燃燃料成分であるＨＣや燃焼途上の成分であるスモーク（煤）の排出量が増加し易い。このようなエミッションの悪化は、吸入空気量からは予測することができない性質のものである。つまり、排気弁の開き時期が早くされたような場合には、吸入空気量とエンジン回転数とから燃料噴射量の上限値を設定していたとしても、エミッションの悪化を防止できない場合がある。
【０００６】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、加速時に排気弁開き時期の影響に起因するエミッションや燃費の悪化を有効に抑制することのできる内燃機関の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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
排気弁の少なくとも開き時期を可変とする可変動弁機構と、
排気弁開き時期に基いて、燃料噴射量の上限値を設定する噴射量上限値設定手段と、
燃料噴射量を前記上限値以下に制限する制限手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記噴射量上限値設定手段は、
排気弁開き時期が所定時期のときに前記上限値が最大となり、
排気弁開き時期が前記所定時期より早くなるほど前記上限値が小さくなり、
排気弁開き時期が前記所定時期より遅くなるほど前記上限値が小さくなるように、前記上限値を設定することを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記内燃機関は、排気エネルギによって駆動される過給機を備えており、
前記噴射量上限値設定手段は、排気弁開き時期とエンジン回転数とに基いて、前記上限値を設定することを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記噴射量上限値設定手段は、排気弁開き時期とエンジン回転数とに基いて前記上限値を定めたマップを有し、
前記マップにおいて、前記上限値が最大となる排気弁開き時期は、低速域では比較的早い時期にあり、そこからエンジン回転数が中速域へ向かって上昇するにつれて遅い方向へ移行し、そこから更にエンジン回転数が高速域へ向かって上昇するにつれて早い方向へ移行することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記マップにおいて、低速域において前記上限値が最大となる排気弁開き時期は、高速域において前記上限値が最大となる排気弁開き時期より早いことを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第３乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関が加速する際に、低速域では排気弁開き時期が比較的早くなり、そこからエンジン回転数が中速域へ向かって上昇するにつれて排気弁開き時期が遅くなり、そこから更にエンジン回転数が高速域へ向かって上昇するにつれて排気弁開き時期が早くなるように、前記可変動弁機構の作動を制御する排気弁開き時期制御手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明は、第６の発明において、
前記排気弁開き時期制御手段は、低速域における排気弁開き時期を、高速域における排気弁開き時期より早くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、排気弁の少なくとも開き時期を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関において、排気弁開き時期に基いて燃料噴射量の上限値を設定し、燃料噴射量をその上限値以下に制限することができる。内燃機関の加速時に燃料噴射量が増量される場合、排気弁開き時期がエミッションに大きく影響する。例えば、排気弁開き時期が早い場合には、燃焼が完全に終了しないうちに排気弁が開くことがある。このような場合には、燃焼途中のガスが排気ポートへ流出するので、未燃燃料成分であるＨＣや、燃焼途上の成分であるスモークの排出量が増加し易い。また、排気弁開き時期が遅い場合には、筒内の既燃ガスが排気ポートへ排出されにくくなるので、残留ガスが増大し、エミッションが悪化することがある。これらのような排気弁開き時期の影響に起因するエミッションの悪化は、空気量からは予測のできないものである。第１の発明よれば、排気弁開き時期に基いて燃料噴射量の上限値を設定することにより、加速時に空気量からは予測のできないエミッションの悪化が生ずることを確実に防止することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、排気弁開き時期が所定時期のときに噴射量上限値が最大となり、排気弁開き時期がその所定時期より早くなるほど噴射量上限値が小さくなり、また、排気弁開き時期がその所定時期より遅くなるほど噴射量上限値が小さくなるように、噴射量上限値を設定することができる。これにより、排気弁開き時期に応じて噴射量上限値を最適に設定することができるので、加速時のエミッションの悪化をより確実に防止することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、排気エネルギによって駆動される過給機を備えた内燃機関において、排気弁開き時期とエンジン回転数とに基いて、噴射量上限値を設定することができる。過給機付き内燃機関においては、排気弁開き時期が同じであっても、エンジン回転数によって充填効率やターボ効率が異なるので、空気量が変化する。特に、ターボ効率の変化は大きいため、エンジン回転数の変化に伴い、エミッションや燃費の悪化を防止するために必要な噴射量上限値も変化する。第３の発明によれば、排気弁開き時期に加えてエンジン回転数を基礎として噴射量上限値を算出するので、充填効率やターボ効率の変化の影響を考慮した噴射量上限値を設定することができる。このため、エミッションや燃費の悪化をより確実に防止することができる。
【００１７】
第４の発明によれば、排気弁開き時期とエンジン回転数とに基いて噴射量上限値を定めたマップにおいて、噴射量上限値が最大となる排気弁開き時期は、低速域では比較的早い時期にあり、そこからエンジン回転数が中速域へ向かって上昇するにつれて遅い方向へ移行し、そこから更にエンジン回転数が高速域へ向かって上昇するにつれて早い方向へ移行する。低速域では、排気弁開き時期を早くすると、ターボ効率や充填効率が高まり、空気量をアップすることができるので、エミッションの悪化を招くことなく、噴射量上限値を大きくすることができる。中速域では、排気弁開き時期を遅くすると、ＨＣや煤が筒内でより完全に燃焼する時間的余裕が生まれるので、ＨＣやスモークが発生しにくくなる。このため、エミッション悪化を招くことなく、噴射量上限値を大きくすることができる。また、より多くの膨張仕事を回収することができ、エンジントルクを高めることができる。高速域では、排気弁開き時期を中速域に比して早くすることにより、排気効率が高まって残留ガス量が少なくなるので、充填効率を高めることができる。このため、エミッション悪化を招くことなく、噴射量上限値を大きくすることができる。第４の発明によれば、以上の事象に鑑みて、最適な噴射量上限値を設定することができるので、加速性能、エミッション、燃費のバランスの最適化が図れる。
【００１８】
第５の発明によれば、上記マップにおいて、低速域において噴射量上限値が最大となる排気弁開き時期は、高速域において噴射量上限値が最大となる排気弁開き時期より早くされている。これにより、排気弁開き時期およびエンジン回転数と、噴射量上限値との関係をより適切なものとすることができ、加速性能、エミッション、燃費のバランスを更に向上することができる。
【００１９】
第６の発明によれば、内燃機関が加速する際に、低速域では排気弁開き時期が比較的早くなり、そこからエンジン回転数が中速域へ向かって上昇するにつれて排気弁開き時期が遅くなり、そこから更にエンジン回転数が高速域へ向かって上昇するにつれて排気弁開き時期が早くなるように、可変動弁機構の作動を制御することができる。低速域では、排気弁開き時期を早くすることにより、ターボ効率や充填効率が高まり、空気量をアップすることができる。このため、エミッションの悪化を招くことなく、噴射量上限値を大きくすることができる。中速域では、排気弁開き時期を遅くすることにより、ＨＣや煤が筒内でより完全に燃焼する時間的余裕が生まれるので、ＨＣやスモークが発生しにくくなる。このため、エミッション悪化を招くことなく、噴射量上限値を大きくすることができる。また、排気弁開き時期の遅延により、更に多くの膨張仕事を回収することができるので、エンジントルクを高めることができる。また、高速域では、排気弁開き時期を中速域に比して早くすることにより、排気効率が高まって残留ガス量が少なくなるので、充填効率を高めることができる。このため、エミッション悪化を招くことなく、噴射量上限値を大きくすることができる。これらのことから、第６の発明によれば、加速時の排気弁開き時期を上記のように制御することにより、各回転域において、エミッション悪化を招くことなく、加速性能を向上することができる。
【００２０】
第７の発明によれば、加速時に、低速域における排気弁開き時期を、高速域における排気弁開き時期より早くすることができる。これにより、加速時におけるエンジン回転数と排気弁開き時期との関係をより適切なものとすることができ、加速性能、エミッション、燃費のバランスを更に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２２】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、４サイクルのディーゼル機関１０を備えている。ディーゼル機関１０は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。本実施形態のディーゼル機関１０は、直列４気筒型であるが、本発明におけるディーゼル機関の気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
【００２３】
以下、本実施形態では、本発明をディーゼル機関（圧縮着火内燃機関）の制御に適用した場合について説明するが、本発明は、ディーゼル機関の制御に限定されるものではなく、ガソリン機関（火花点火内燃機関）その他の各種の内燃機関の制御に適用することが可能である。
【００２４】
ディーゼル機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ１２が設置されている。各気筒のインジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。コモンレール１４内には、サプライポンプ１６によって加圧された高圧の燃料が貯留されている。そして、コモンレール１４内から、各インジェクタ１２へ、燃料が供給される。
【００２５】
インジェクタ１２は、１サイクル中に１回または複数回、任意のタイミングで燃料を筒内に噴射することができる。すなわち、インジェクタ１２は、１サイクル中に、主たる燃料噴射であるメイン噴射のほかに、メイン噴射に先立つ１回または複数回のパイロット噴射や、メイン噴射の後のアフター噴射、ポスト噴射などを実施することができるようになっていてもよい。
【００２６】
ディーゼル機関１０の排気通路１８は、排気マニホールド２０により枝分かれして、各気筒の排気ポート２２（図２参照）に接続されている。本実施形態のディーゼル機関１０は、ターボ過給機２４を備えている。排気通路１８は、ターボ過給機２４の排気タービン２４ａに接続されている。
【００２７】
排気タービン２４ａより下流側の排気通路１８には、排気ガスを浄化するための触媒（排気浄化装置）２６が設けられている。触媒２６としては、例えば、酸化触媒、吸蔵還元型または選択還元型のＮＯｘ触媒、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx-Reduction system）のうちの一つ、またはこれらの組み合わせなどを用いることができる。
【００２８】
ディーゼル機関１０の吸気通路２８の入口付近には、エアクリーナ３０が設けられている。エアクリーナ３０を通って吸入された空気は、ターボ過給機２４の吸気圧縮機２４ｂで圧縮された後、インタークーラ３２で冷却される。インタークーラ３２を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３４により分配されて、各気筒に流入する。
【００２９】
吸気通路２８の、インタークーラ３２と吸気マニホールド３４との間には、吸気絞り弁３６が設置されている。また、吸気通路２８の、エアクリーナ３０の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３８が設置されている。
【００３０】
吸気通路２８の吸気マニホールド３４の近傍には、外部ＥＧＲ通路４０の一端が接続されている。外部ＥＧＲ通路４０の他端は、排気通路１８の排気マニホールド２０近傍に接続されている。本システムでは、この外部ＥＧＲ通路４０を通して、排気ガス（既燃ガス）の一部を吸気通路２８に還流させること、つまり外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。
【００３１】
外部ＥＧＲ通路４０の途中には、外部ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ４２が設けられている。外部ＥＧＲ通路４０におけるＥＧＲクーラ４２の下流には、ＥＧＲ弁４４が設けられている。このＥＧＲ弁４４の開度を変えることにより、外部ＥＧＲ通路４０を通る排気ガス量、すなわち外部ＥＧＲ量を調整することができる。
【００３２】
また、本システムにおいて、外部ＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁４４の開度だけでなく、吸気絞り弁３６の開度によっても調整することができる。吸気絞り弁３６の開度を小さくして吸気を絞ると、吸気圧が小さくなるので、背圧（排気圧）との差圧が大きくなる。つまり、外部ＥＧＲ通路４０の前後の差圧が大きくなる。このため、外部ＥＧＲ量を多くすることができる。
【００３３】
そして、本実施形態のシステムは、ディーゼル機関１０が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、車速を検出する車速センサ６８とを更に備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼル機関１０の運転状態を制御する。
【００３４】
図２は、図１に示すシステムにおけるディーゼル機関１０の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼル機関１０について更に説明する。図２に示すように、ディーゼル機関１０のクランク軸６０の近傍には、クランク軸６０の回転角度を検出するクランク角センサ６２が取り付けられている。このクランク角センサ６２は、ＥＣＵ５０に接続されている。クランク角センサ６２によれば、エンジン回転数（エンジン回転速度）を検出することができる。
【００３５】
また、ディーゼル機関１０は、排気弁５６の開弁特性を可変とする排気可変動弁機構５８を備えている。この排気可変動弁機構５８は、排気弁５６の少なくとも開き時期を連続的または段階的に変化させることのできるものであれば、いかなる構成のものでもよく、例えば次に例示するようなものを用いることができる。
(1)排気弁５６を駆動するカムシャフトの位相を変化させることにより、作用角が一定のままで排気弁５６の開き時期および閉じ時期を変化させる位相可変機構。
(2)排気弁５６とカムシャフトとの間に揺動カムなどを介在させることにより、排気弁５６の開き時期を作用角とともに変化させる作用角可変機構。
(3)排気弁５６を開くためのカムを電気モータによって回転駆動することにより、排気弁５６を任意の時期に開閉可能とする機構。
(4)排気弁５６を電磁力によって駆動することにより任意の時期に開閉可能とする機構（電磁駆動弁）。
【００３６】
図２の構成では、ディーゼル機関１０は、吸気弁５２の開弁特性を可変とする吸気可変動弁機構５４を更に備えている。吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８は、それぞれ、ＥＣＵ５０に接続されている。なお、本発明では、吸気弁５２の開弁特性は固定とされていてもよい。吸気可変動弁機構５４を備えず、通常の動弁機構により吸気弁５２を駆動してもよい。
【００３７】
［実施の形態１の特徴］
ディーゼル機関１０においては、気筒内の空燃比が濃くなりすぎると、排気ガス中のスモークが増大するなどのエミッション悪化を生ずる。このため、燃料噴射量が増量される加速時などに、エミッションが悪化し易い。そのようなエミッション悪化を防止するため、通常、ディーゼル機関１０においては、エアフローメータ３８の信号などから求められる気筒内の空気量に応じて、燃料噴射量の上限値を設定（算出）し、インジェクタ１２からの燃料噴射量をその上限値以下に制限することとしている。
【００３８】
また、排気可変動弁装置５８を備えた本実施形態のディーゼル機関１０では、排気弁５６の開き時期（以下「排気弁開き時期」という）を機関運転領域に応じて最適な時期に制御したり、あるいは触媒２６の再生処理などを実施するために排気弁開き時期を制御したりする。
【００３９】
排気弁開き時期は、エミッションに大きく影響する。例えば、排気弁開き時期が早くされた場合には、燃焼が完全に終了しないうちに排気弁５６が開くことがある。このような場合には、燃焼途中のガスが排気ポート２２へ流出するので、未燃燃料成分であるＨＣや、燃焼途上の成分であるスモークの排出量が増加し易い。また、排気弁開き時期が遅くされた場合には、筒内の既燃ガスが排気ポート２２へ排出されにくくなるので、残留ガスが増大し、エミッションが悪化することがある。また、排気タービン２４ａへ供給される排気エネルギが低下するので、ターボ効率が低下して、エミッションが悪化することもある。
【００４０】
上述したような排気弁開き時期の影響に起因するエミッションの悪化は、空気量からは予測することができない性質のものである。このため、排気弁開き時期を可変とするディーゼル機関１０においては、空気量から燃料噴射量の上限値を設定するだけでは、エミッションの悪化を防止できない場合がある。
【００４１】
そこで、本実施形態では、排気弁開き時期の影響に起因するエミッションの悪化を確実に防止するべく、排気弁開き時期に基いて、燃料噴射量の上限値を設定することとした。図３は、排気弁開き時期に基いて燃料噴射量の上限値を設定するために用いられるマップを示す図である。
【００４２】
図３に示すマップによれば、燃料噴射量上限値は、排気弁開き時期が所定時期（標準的な時期）の場合に最大となる。そして、同マップによれば、燃料噴射量上限値は、排気弁開き時期が上記所定時期より早くなるにつれて小さく、また、排気弁開き時期が上記所定時期より遅くなるにつれて小さくなるように設定される。このため、排気弁開き時期が標準的な時期より早い時期に制御されている場合や、あるいは標準的な時期より遅い時期に制御されている場合には、燃料噴射量が、空気量から決まる上限値よりも小さな値に制限される。その結果、排気弁開き時期が早くなっているときや遅くなっているときに加速要求が生じて燃料噴射量が増量された場合であっても、エミッションの悪化を確実に防止することができる。
【００４３】
［実施の形態１における具体的処理］
図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に、あるいは、クランク角に同期してサイクル毎に、繰り返し実行されるものとする。
【００４４】
図４に示すルーチンによれば、まず、加速要求の度合いが所定値より大きいか否かが判別される（ステップ１００）。加速要求の度合いは、アクセル開度センサ４８によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量や踏み込み速度に基いて判断することができる。上記ステップ１００において、加速要求の度合いが上記所定値より小さいと判別された場合には、エミッションの悪化を招くほどに燃料噴射量が増量されることはないと判断できるので、以下の処理を実行する必要はない。そこで、この場合には、そのまま本ルーチンの処理が終了される。
【００４５】
一方、上記ステップ１００において、加速要求の度合いが上記所定値より大きいと判別された場合には、次に、排気弁開き時期が取得される（ステップ１０２）。排気弁開き時期は、排気可変動弁機構５８に設けられたセンサによって検出することができる。次いで、クランク角センサ６２の信号に基づいて、エンジン回転数が取得される（ステップ１０４）。
【００４６】
続いて、上記ステップ１０２で取得された排気弁開き時期と、上記ステップ１０４で取得されたエンジン回転数とに基いて、噴射量上限値Ｑmaxが算出される（ステップ１０６）。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数毎に、図３に示すようなマップが記憶されている。このステップ１０６においては、そのマップを参照することにより、噴射量上限値Ｑmaxが算出される。
【００４７】
次いで、上記ステップ１０６で算出された噴射量上限値Ｑmaxが、別ルーチンの処理において空気量等から決定される噴射量上限値Ｑfullより小さいか否かが判別される（ステップ１０８）。このステップ１０８において、ＱmaxがＱfullより小さいと判別された場合には、最終的な噴射量上限値としてＱmaxが設定される（ステップ１１０）。一方、ＱmaxがＱfull以上であると判別された場合には、最終的な噴射量上限値としてＱfullが設定される（ステップ１１２）。
【００４８】
このようにして最終的な噴射量上限値が設定されたら、インジェクタ１２からの噴射量の増量が実施され、加速が実行される（ステップ１１４）。このとき、インジェクタ１２からの燃料噴射量（１サイクル中に複数回の噴射が行われる場合には、その総量）は、その最終的な噴射量上限値以下となるように制限される。
【００４９】
以上説明した図４に示すルーチンの処理によれば、排気弁開き時期に基いて、燃料噴射量の上限値を設定することができる。このため、ディーゼル機関１０の加速時に、排気弁開き時期が進角あるいは遅角されている場合であっても、空気量からは予測のできないエミッションの悪化が発生することを確実に防止することができる。
【００５０】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１乃至第３の発明における「噴射量上限値設定手段」が、上記ステップ１１０および１１４の処理を実行することにより前記第１の発明における「制限手段」が、それぞれ実現されている。また、ターボ過給機２４が前記第３の発明における「過給機」に相当している。
【００５１】
実施の形態２．
次に、図５および図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００５２】
図５は、本実施形態において、排気弁開き時期に基いて燃料噴射量の上限値を設定するために用いられるマップ（以下「噴射量上限値マップ」という）を示す図である。噴射量上限値マップは、エンジン回転数毎に設けられている。図５中、実線は、エンジン回転数の低い低速域を代表する噴射量上限値マップであり、破線は、エンジン回転数が中程度の中速域を代表する噴射量上限値マップであり、点線は、エンジン回転数が高い高速域を代表する噴射量上限値マップである。図５において、噴射量上限値マップは、エンジン回転数が低速域から中速域へ上昇していくと、実線で示す形態から破線で示す形態へと徐々に変化していき、更にエンジン回転数が中速域から高速域へと上昇していくと、破線で示す形態から点線で示す形態へと徐々に変化していくものとする。
【００５３】
本実施形態の噴射量上限値マップは、図５に示すように、低速域では、噴射量上限値が最大となる排気弁開き時期が比較的早い時期とされており、中速域では、噴射量上限値が最大となる排気弁開き時期が比較的遅い時期とされており、高速域では、噴射量上限値が最大となる排気弁開き時期が低速域の場合と中速域の場合との中間の時期とされている。
【００５４】
図６は、本実施形態において、ディーゼル機関１０が低速域から高速域へと加速する場合の排気弁開き時期の変化を示すタイミングチャートである。
【００５５】
本実施形態では大きな加速要求が出されて、ディーゼル機関１０が加速（噴射量増量）する際、ＥＣＵ５０は、各エンジン回転数での噴射量上限値マップにおいて噴射量上限値が最大となる点を結ぶ線に沿って排気弁開き時期が変化するように、排気可変動弁機構５８を制御する。
【００５６】
すなわち、図６に示すように、低速域においてディーゼル機関１０の加速が開始されると、まず、排気弁開き時期は、通常時より早い時期とされる。そして、エンジン回転数が中速域へと向かって上昇するにつれて、排気弁開き時期が遅くされていく。更に高速域へと向かってエンジン回転数が上昇していくと、排気弁開き時期は再び早められていく。高速域では、排気弁開き時期は、中速域よりは早く、低速域よりは遅い時期とされる。
【００５７】
本実施形態では、ディーゼル機関１０の加速時に、上述したようにして排気弁開き時期を制御することにより、次のような効果が得られる。
【００５８】
（低速域の場合）
低速域では、一般に、排気ガス流量が少ないので、排気タービン２４ｂへ供給される排気エネルギーが少なく、ターボ効率や充填効率が低いために、空気量をアップすることが難しい。そこで、本実施形態では、加速開始直後の低速域においては、排気弁開き時期を通常時よりも早くすることとした。これにより、排気タービン２４ｂへ流入する排気ガスの温度および圧力を高めることができるので、排気タービン２４ｂへ供給される排気エネルギーを増大させることができる。その結果、ターボ過給機２４の回転数を早期に上昇させてターボ効率および充填効率を向上させることができるので、空気量を十分にアップすることができる。
【００５９】
このように、低速域では、排気弁開き時期を早くすることにより、空気量を多くすることが期待できるので、エミッション悪化を招くことなく、比較的多量の燃料を噴射することができる。そこで、低速域における噴射量上限値マップでは、図５に示すように、排気弁開き時期が比較的早い時期のときに噴射量上限値が最大となるようにされている。従って、本実施形態では、加速時の低速域においては、排気弁開き時期を比較的早い時期とすることにより、噴射量上限値を大きくすることができる。その結果、燃料噴射量の増量幅を大きくすることができ、エンジントルクを高めることができる。よって、エミッションの悪化を伴うことなく、低速域における加速性能を向上することができる。
【００６０】
（中速域の場合）
中速域では、高速域と比べて、筒内の既燃ガスを排気ポート２２へ確実に排出する上で時間的に余裕があるので、排気弁開き時期を多少遅くしても、残留ガス量がそれほど増大することはなく、よって充填効率の低下は小さい。また、中速域では、ターボ過給機２４を駆動する上で十分な排気ガス流量が得られるので、排気弁開き時期の遅延によって排気エネルギーが減少しても、ターボ効率や充填効率の低下は少ない。そこで、本実施形態では、加速時、中速域においては、排気弁開き時期を遅らせて膨張行程の終了時（下死点）へ近づけることにした。これにより、膨張下死点になるべく近い位置まで筒内圧を高く維持することができるので、より多くの膨張仕事をピストン６４によって回収することができ、エンジントルクを高めることができる。
【００６１】
また、中速域において排気弁開き時期を遅くすると、ＨＣや煤が筒内でより完全に燃焼する時間的余裕が生まれるので、ＨＣやスモークが発生しにくくなる。このため、エミッション悪化を招くことなく、比較的多量の燃料を噴射することができる。そこで、中速域における噴射量上限値マップでは、図５に示すように、排気弁開き時期が比較的遅い時期のときに噴射量上限値が最大となるようにされている。よって、本実施形態では、加速時の中速域においては、排気弁開き時期を比較的遅い時期とすることにより、噴射量上限値を大きくすることができる。その結果、燃料噴射量の増量幅を大きくすることができ、上述した膨張仕事の増大と相まって、エンジントルクを十分に高めることができる。よって、エミッションの悪化を伴うことなく、中速域における加速性能を向上することができる。
【００６２】
（高速域の場合）
高速域では、排気弁開き時期が遅すぎると、残留ガス量が増大し、充填効率が低下し易い。そこで、本実施形態では、加速時、高速域においては、排気弁開き時期を中速域に比して早くすることにした。これにより、排気効率が高まり、残留ガス量が少なくなるので、充填効率を高めることができる。このため、エミッション悪化を招くことなく、比較的多量の燃料を噴射することができる。そこで、高速域における噴射量上限値マップでは、図５に示すように、排気弁開き時期が中速域に比して早い時期のときに噴射量上限値が最大となるようにされている。よって、本実施形態では、加速時の高速域においては、排気弁開き時期を中速域より早い時期とすることにより、噴射量上限値を大きくすることができる。その結果、燃料噴射量の増量幅を大きくすることができ、エンジントルクを十分に高めることができる。よって、エミッションの悪化を伴うことなく、高速域における加速性能を向上することができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、ディーゼル機関１０の加速時に、低速域、中速域、高速域の何れの領域においても、エミッションの悪化を伴うことなく、エンジントルクを十分に高めることができる。このため、加速性能を向上することができる。よって、加速性能、エミッション、燃費のバランスの最適化が図れる。
【００６４】
ところで、上述した実施の形態２では、図５に示すように、排気弁開き時期とエンジン回転数とに基いて噴射量上限値を設定しているが、排気弁開き時期と、ターボ効率あるいは充填効率とに基いて噴射量上限値を設定するようにしてもよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態２においては、図５に示すマップが前記第４および第５の発明における「マップ」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、ディーゼル機関１０の加速時に上述したような排気弁開き時期が実現されるように排気可変動弁機構５８を制御することにより、前記第６および第７の発明における「排気弁開き時期制御手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムにおけるディーゼル機関の一つの気筒の断面を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、排気弁開き時期に基いて設定される燃料噴射量の上限値のマップを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２において、排気弁開き時期に基いて燃料噴射量の上限値を設定するために用いられるマップである。
【図６】本発明の実施の形態２において、ディーゼル機関が低速域から高速域へと加速する場合の排気弁開き時期の変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１０  ディーゼル機関
１２  インジェクタ
１４  コモンレール
１８  排気通路
２０  排気マニホールド
２２  排気ポート
２４  ターボ過給機
２６  触媒
２８  吸気通路
３４  吸気マニホールド
３５  吸気ポート
３６  吸気絞り弁
３８  エアフローメータ
４０  外部ＥＧＲ通路
４４  ＥＧＲ弁
４８  アクセル開度センサ
５０  ＥＣＵ
５２  吸気弁
５４  吸気可変動弁機構
５６  排気弁
５８  排気可変動弁機構
６２  クランク角センサ
６４  ピストン
【図１】
2008196377.tif 000003
【図２】
2008196377.tif 000004
【図３】
2008196377.tif 000005
【図４】
2008196377.tif 000006
【図５】
2008196377.tif 000007
【図６】
2008196377.tif 000008