(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、内部ＥＧＲ実行中に燃料添加インジェクタから排気ガス中に燃料を添加した場合であっても、添加された燃料が筒内へ流入することを確実に防止することを目的とする。【解決手段】内燃機関の排気マニホールドまたはシリンダヘッドに設置され、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加インジェクタを備える。排気弁および吸気弁の開弁期間が重なるバルブオーバーラップを設けることによって内部ＥＧＲを行っている場合に、燃料添加インジェクタから燃料を噴射する場合には、燃料添加インジェクタに最も近い気筒の排気ポートで逆流が開始するタイミングを推定し、その推定された逆流開始タイミングより前で、燃料添加インジェクタからの燃料添加を終了または中断する。【選択図】図３
2008215117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気マニホールドまたはシリンダヘッドに設置され、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加インジェクタと、
前記内燃機関の排気弁および吸気弁の開弁期間が重なるバルブオーバーラップが生ずる場合に、前記燃料添加インジェクタに最も近い気筒の排気ポートで逆流が開始するタイミングを推定する逆流開始タイミング推定手段と、
前記逆流開始タイミング推定手段により推定された逆流開始タイミングより前で、前記燃料添加インジェクタからの燃料添加を終了または中断する燃料添加制御手段と、
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】
前記内燃機関の背圧またはこれと相関するパラメータを取得する背圧情報取得手段と、
機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、
前記排気弁および吸気弁のバルブタイミングを取得するバルブタイミング取得手段と、
を更に備え、
前記逆流開始タイミング推定手段は、前記背圧情報取得手段により取得された情報と、前記機関回転速度と、前記バルブタイミングとに基づいて、前記逆流開始タイミングを推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】
前記燃料添加制御手段は、前記燃料添加を終了または中断した時点から前記逆流開始タイミングまでの間に前記排気ポートを流れる排気ガス量が、前記排気ポートの逆流量以上となるように、前記燃料添加を終了または中断するタイミングを制御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】
内燃機関の排気マニホールドまたはシリンダヘッドに設置され、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加インジェクタと、
前記内燃機関の排気弁および吸気弁の開弁期間が重なるバルブオーバーラップが生ずる場合に、そのバルブオーバーラップ期間の開始前に、前記燃料添加インジェクタからの燃料添加を終了または中断する燃料添加制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料添加制御手段は、少なくとも前記排気ポートで逆流が生ずる期間中、前記燃料添加を一時中断させる手段を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記燃料添加制御手段は、前記燃料添加を終了するタイミングから逆算して、前記燃料添加を開始するタイミングを決定する手段を含むことを特徴とする請求項１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】
前記内燃機関の排気弁および吸気弁のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構と、
内部ＥＧＲの必要時に、前記バルブタイミングを制御することにより、内部ＥＧＲを実行させる内部ＥＧＲ制御手段と、
前記内燃機関の排気マニホールドまたはシリンダヘッドに設置され、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加インジェクタと、
を備え、
前記内部ＥＧＲ制御手段は、前記燃料添加インジェクタからの燃料添加が行われる際には、前記排気弁の閉じ時期を上死点付近とし、前記吸気弁の開き時期を上死点より早くすることにより、排気ポート内の排気ガスに逆流を生じさせることなく、内部ＥＧＲを実行することを特徴とする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】
内燃機関の排気ガスを浄化するため、ＰＭ(Particulate Matter)を捕集するＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)や、ＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ触媒、あるいはＰＭとＮＯｘを同時に低減するＤＰＮＲ(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)などの排気浄化装置を排気通路に設置することが行われている。それらの排気浄化装置は、定期的に再生を必要とする。再生を行う際には、未燃燃料（還元剤）を含む排気ガスを排気浄化装置に供給する必要がある。
【０００３】
特開２００１−２８０１２５号公報には、排気浄化装置の再生の際に排気ガス中に燃料を添加するため、一つの気筒の排気ポート付近に燃料添加インジェクタを設置した装置が開示されている。
【０００４】
排気ポート付近に設置された燃料添加インジェクタから燃料を噴射する場合には、噴射された燃料の微粒化を促進し、燃料が排気マニホールドの内壁になるべく付着しないようにすることが好ましい。そこで、上記従来の装置では、燃料添加インジェクタが設置された気筒の排気弁の開弁期間中に、燃料添加インジェクタから燃料を噴射するようにしている。これにより、燃料添加インジェクタから噴射された燃料を、高速な排気ガスの流れに乗せることができるので、燃料の微粒化を促進し、内壁への付着を抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８０１２５号公報
【特許文献２】特開２００５−１６４９５号公報
【特許文献３】特開平６−１１７２２４号公報
【特許文献４】特開２００１−１５９３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、排気弁と吸気弁との開弁期間が重なるバルブオーバーラップを設けることにより、排気マニホールド内の排気ガスが筒内へ吸い戻されるようにして、内部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行う内燃機関が知られている。
【０００７】
上記のような内部ＥＧＲを行う内燃機関の場合には、排気弁の開弁期間の終了時まで燃料添加インジェクタからの燃料噴射を続行すると、バルブオーバーラップ期間になったとき、添加燃料を含んだ排気ガスが筒内に吸い戻されることになる。このため、次の作動サイクルでは、吸い戻された排気ガス（内部ＥＧＲガス）に含まれていた添加燃料の分だけ、燃焼する燃料量が予期せずに増えることになる。その結果、トルク変動の増大などの弊害が生ずるおそれがある。この点において、上記従来の装置は、未だ改良の余地を残すものであった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内部ＥＧＲ実行中に燃料添加インジェクタから排気ガス中に燃料を添加した場合であっても、添加された燃料が筒内へ流入することを確実に防止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】
【０００９】
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、
内燃機関の排気マニホールドまたはシリンダヘッドに設置され、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加インジェクタと、
前記内燃機関の排気弁および吸気弁の開弁期間が重なるバルブオーバーラップが生ずる場合に、前記燃料添加インジェクタに最も近い気筒の排気ポートで逆流が開始するタイミングを推定する逆流開始タイミング推定手段と、
前記逆流開始タイミング推定手段により推定された逆流開始タイミングより前で、前記燃料添加インジェクタからの燃料添加を終了または中断する燃料添加制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の背圧またはこれと相関するパラメータを取得する背圧情報取得手段と、
機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、
前記排気弁および吸気弁のバルブタイミングを取得するバルブタイミング取得手段と、
を更に備え、
前記逆流開始タイミング推定手段は、前記背圧情報取得手段により取得された情報と、前記機関回転速度と、前記バルブタイミングとに基づいて、前記逆流開始タイミングを推定することを特徴とする。
【００１１】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記燃料添加制御手段は、前記燃料添加を終了または中断した時点から前記逆流開始タイミングまでの間に前記排気ポートを流れる排気ガス量が、前記排気ポートの逆流量以上となるように、前記燃料添加を終了または中断するタイミングを制御することを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気マニホールドまたはシリンダヘッドに設置され、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加インジェクタと、
前記内燃機関の排気弁および吸気弁の開弁期間が重なるバルブオーバーラップが生ずる場合に、そのバルブオーバーラップ期間の開始前に、前記燃料添加インジェクタからの燃料添加を終了または中断する燃料添加制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記燃料添加制御手段は、少なくとも前記排気ポートで逆流が生ずる期間中、前記燃料添加を一時中断させる手段を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記燃料添加制御手段は、前記燃料添加を終了するタイミングから逆算して、前記燃料添加を開始するタイミングを決定する手段を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、第７の発明は、内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の排気弁および吸気弁のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構と、
内部ＥＧＲの必要時に、前記バルブタイミングを制御することにより、内部ＥＧＲを実行させる内部ＥＧＲ制御手段と、
前記内燃機関の排気マニホールドまたはシリンダヘッドに設置され、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加インジェクタと、
を備え、
前記内部ＥＧＲ制御手段は、前記燃料添加インジェクタからの燃料添加が行われる際には、前記排気弁の閉じ時期を上死点付近とし、前記吸気弁の開き時期を上死点より早くすることにより、排気ポート内の排気ガスに逆流を生じさせることなく、内部ＥＧＲを実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、正のバルブオーバーラップが生ずる場合に、燃料添加インジェクタに最も近い気筒の排気ポートで逆流が開始するタイミングを推定し、その推定された逆流開始タイミングより前で、燃料添加インジェクタからの燃料添加を終了または中断することができる。これにより、正のバルブオーバーラップによって内部ＥＧＲを行っているときに燃料添加インジェクタから排気ガス中に燃料を添加した場合であっても、添加された燃料が逆流して筒内に流入することを確実に防止することができる。このため、トルク変動増大等の弊害の発生を確実に回避することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、内燃機関の背圧情報と、機関回転速度と、バルブタイミングとに基づいて、逆流開始タイミングを精度良く推定することができる。このため、排気ガス中に添加された燃料が筒内へ逆流することをより確実に防止することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、燃料添加を終了または中断した時点から逆流開始タイミングまでの間に排気ポートを流れる排気ガス量が、排気ポートの逆流量以上となるように、燃料添加を終了または中断するタイミングを制御することができる。これにより、排気ポートから筒内へ逆流する排気ガス中に、燃料添加インジェクタから添加された燃料が含まれることをより確実に防止することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、正のバルブオーバーラップが生ずる場合に、そのバルブオーバーラップ期間の開始前に、燃料添加インジェクタからの燃料添加を終了または中断することができる。これにより、正のバルブオーバーラップによって内部ＥＧＲを行っているときに燃料添加インジェクタから排気ガス中に燃料を添加した場合であっても、添加された燃料が逆流して筒内に流入することを確実に防止することができる。このため、トルク変動増大等の弊害の発生を確実に回避することができる。
【００２０】
第５の発明によれば、少なくとも前記排気ポートで逆流が生ずる期間中、燃料添加を一時中断することができる。これにより、添加された燃料が逆流して筒内に流入することをより確実に防止することができる。
【００２１】
第６の発明によれば、燃料添加を終了するタイミングから逆算して、燃料添加を開始するタイミングを決定することができる。これにより、排気ガス中に添加された燃料の筒内への逆流を防止しつつ、燃料添加期間を排気弁開弁期間になるべく重ねることができる。このため、添加された燃料の微粒化を促進し、壁面への燃料付着を抑制することができる。
【００２２】
第７の発明によれば、内部ＥＧＲの実行中に燃料添加インジェクタからの燃料添加が行われる際には、排気弁の閉じ時期を上死点付近とし、吸気弁の開き時期を上死点より早くすることにより、排気ポート内の排気ガスに逆流を生じさせることなく、内部ＥＧＲを実行することができる。これにより、内部ＥＧＲを行っているときに燃料添加インジェクタから排気ガス中に燃料を添加した場合であっても、添加された燃料が逆流して筒内に流入することを確実に防止することができる。このため、トルク変動増大等の弊害の発生を確実に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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、＃１から＃４の気筒を有する直列４気筒型のものであるが、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
インジェクタ１２は、１サイクル中に複数回、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ものであってもよい。すなわち、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パイロット噴射などを実施するようにしてもよい。
【００２８】
本実施形態のディーゼル機関１０は、ターボ過給機２４が設置されている。ターボ過給機２４は、排気タービン２４ａと、排気タービン２４ａによって駆動される吸気圧縮機２４ｂとを有している。排気タービン２４ａは、排気通路１８の途中に配置されており、吸気圧縮機２４ｂは、吸気通路２８の途中に配置されている。ターボ過給機２４は、更に、排気タービン２４ａの入口面積を可変とする可変ノズル２４ｃを有している。
【００２９】
排気タービン２４ａより下流側の排気通路１８には、排気浄化装置２６が設置されている。排気浄化装置２６としては、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)、ＤＰＮＲ(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)などを用いることができる。また、排気浄化装置２６の下流側の排気通路１８には、排気絞り弁２７が設置されている。
【００３０】
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、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、各気筒の吸気ポート３５に分配される。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
ディーゼル機関１０のシリンダヘッドには、一つの気筒（図示の構成では＃４気筒）の排気ポート２２内に燃料を噴射する燃料添加インジェクタ４６が設置されている。この燃料添加インジェクタ４６から燃料を噴射することにより、排気ガス中に燃料を添加することができる。なお、燃料添加インジェクタ４６の設置気筒は、＃４気筒に限定されるものではなく、他の気筒であってもよい。また、燃料添加インジェクタ４６は、排気マニホールド２０に設置されていてもよい。
【００３６】
更に、本実施形態のシステムは、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。
【００３７】
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、機関回転速度を検出することができる。
【００３８】
また、ディーゼル機関１０には、排気弁５６の少なくとも閉じ時期を可変とする排気可変動弁機構５８と、吸気弁５２の少なくとも開き時期を可変とする吸気可変動弁機構５４とが備えられている。排気可変動弁機構５８および吸気可変動弁機構５４は、それぞれ、ＥＣＵ５０に接続されている。
【００３９】
排気可変動弁機構５８および吸気可変動弁機構５４の具体的な構造は、特に限定されず、例えば、カムシャフトの位相を変化させることにより開弁位相を進角したり遅角したりする機構や、揺動カムなどを利用する機械的な機構、電気モータによりカムシャフトを回転させる機構、電磁力により弁を任意の時期に開閉する電磁駆動弁などを用いることができる。
【００４０】
［実施の形態１の特徴］
排気可変動弁機構５８および吸気可変動弁機構５４によれば、排気弁５６の閉じ時期を遅角し、吸気弁５２の開き時期を進角することにより、排気弁５６の開弁期間と吸気弁５２の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ（正のバルブオーバーラップ）の期間を設けることができる。バルブオーバーラップの期間を設けると、その期間に排気ポート２２から筒内へ排気ガスが逆流するので、内部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。
【００４１】
また、本システムでは、排気浄化装置２６に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化するためのリッチスパイク制御や、排気浄化装置２６の硫黄被毒を回復させるためのＳ再生制御、排気浄化装置２６に捕集されたＰＭを燃焼させて除去するＰＭ再生制御などを定期的に実施する必要がある。これらの制御においては、燃料添加インジェクタ４６から燃料を噴射することにより、排気ガス中に燃料が添加される。
【００４２】
燃料添加インジェクタ４６から噴射された燃料の微粒化を促進し、燃料が排気マニホールド２０の内壁になるべく付着しないようにするためには、燃料添加インジェクタ４６が設置された＃４気筒の排気弁５６の開弁期間に合わせて、燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加を行うことが好ましい。
【００４３】
しかしながら、正のバルブオーバーラップによる内部ＥＧＲを実行している場合には、次のような問題がある。バルブオーバーラップの期間においては、前述したように、排気マニホールド２０内の排気ガスが排気ポート２２を逆流して、筒内へ吸い戻される。このため、＃４気筒のバルブオーバーラップ期間中まで燃料添加を続行すると、添加された燃料を含む排気ガスが内部ＥＧＲガスとして＃４気筒内へ吸い戻されることになる。ゆえに、＃４気筒では、その吸い戻された排気ガスに含まれる燃料の分だけ、トルクが予期せずに増加してしまう。その結果、ディーゼル機関１０では、トルク変動が増加するなどの弊害が生ずる。
【００４４】
そこで、本実施形態では、＃４気筒の排気ポート２２で逆流が開始するタイミングより前で、燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加を中断することとした。図３は、＃４気筒における、排気弁５６および吸気弁５２の開弁期間と、燃料添加期間と、排気ポート２２内のガス流量とを示すタイミングチャートである。
【００４５】
吸気弁５２が開いてバルブオーバーラップ状態になると、排気ポート２２内のガス流量は、減少していき、やがてゼロとなる（時刻ｔ2）。それ以後、排気ポート２２内は、逆流状態となる。時刻ｔ3において排気弁５６が閉じると、排気ポート２２内のガス流量は、ゼロとなる。
【００４６】
図３に示すように、本実施形態では、排気ポート２２内で逆流が開始する時刻ｔ2の前に、燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加を中断することとした。これにより、燃料添加インジェクタ４６から添加された燃料が逆流して筒内に流入することを確実に防止することができ、トルク変動増大等の弊害の発生を回避することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、排気ポート２２内で逆流が開始する時刻ｔ2より前の時刻ｔ1において、燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加を中断することとした。この時刻ｔ1は、次のように決定される。
【００４８】
バルブオーバーラップ時に排気ポート２２から筒内に逆流する排気ガスの量は、図３中のハッチング部分Ａの面積で表される。この逆流する排気ガスは、逆流直前に筒内から排気ポート２２へ排出された排気ガスである。つまり、図３中のクロスハッチング部分Ｂに相当する排気ガスが逆流して筒内に再流入することとなる。
【００４９】
本実施形態では、このクロスハッチング部分Ｂの面積が、ハッチング部分Ａの面積以上となるように、燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加を中断する時刻ｔ1を定めることとした。すなわち、燃料添加を中断した時刻ｔ1から、逆流が開始する時刻ｔ2までの間に排気ポート２２を流れる排気ガス量（クロスハッチング部分Ｂ）が、排気ガスの逆流量（ハッチング部分Ａ）以上となるように、時刻ｔ1を定めることとした。
【００５０】
つまり、この場合、排気ガスの逆流量（ハッチング部分Ａ）は、クロスハッチング部分Ｂに相当する排気ガス量以下となる。このため、クロスハッチング部分Ｂに相当する排気ガスのうちの一部が、逆流して筒内に再流入することになる。そして、燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加は時刻ｔ1で中断されているので、クロスハッチング部分Ｂに相当する排気ガス中には、燃料は確実に含まれていない。従って、上記のように時刻ｔ1を定めることにより、筒内に逆流する排気ガス中に、燃料添加インジェクタ４６から添加された燃料が含まれることをより確実に防止することができる。
【００５１】
［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。本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。
【００５２】
図４に示すルーチンによれば、まず、排気ガス中に燃料を添加する要求が出されているか否かが判別される（ステップ１００）。その要求が出されている場合には、次に、吸気弁５２の開き時期と、排気弁５６の閉じ時期とが検出される（ステップ１０２）。これらのバルブタイミングは、吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８に備えられたセンサによって検出される。次いで、クランク角センサ６２の出力に基いて、機関回転速度が検出される（ステップ１０４）。
【００５３】
続いて、ディーゼル機関１０の背圧に影響する背圧情報が取得される（ステップ１０６）。具体的には、排気絞り弁２７の開度、ターボ過給機２４の可変ノズル２４ｃの開度、排気浄化装置２６のフィルターの詰まり度合い、機関負荷等が、背圧情報として取得される。
【００５４】
続いて、＃４気筒の排気ポートで逆流が開始するタイミング（図３中の時刻ｔ2）が算出される（ステップ１０８）。この逆流開始タイミングｔ2は、上記ステップ１０２で検出されたバルブタイミングと、上記ステップ１０４で検出された機関回転速度と、上記ステップ１０６で取得された背圧情報との影響によって定まる。例えば、背圧が高い場合ほど、逆流開始タイミングｔ2は、早くなる。ＥＣＵ５０には、上記各パラメータと逆流開始タイミングｔ2との関係を表すマップあるいは演算式が予め記憶されている。上記ステップ１０８では、そのマップあるいは演算式に、上記ステップ１０２〜１０６で取得された各パラメータを代入することにより、逆流開始タイミングｔ2が算出される。
【００５５】
上記ステップ１０８の処理に続いて、燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加を中断するべき期間（図３中の時刻ｔ1〜ｔ4の期間）が算出される（ステップ１１０）。前述した最適な燃料添加中断タイミング（時刻ｔ1）は、逆流開始タイミングｔ2と、上記ステップ１０２〜１０６で取得される各パラメータとに応じて変化する。ＥＣＵ５０には、それらの各パラメータと、最適な燃料添加中断タイミングｔ1との関係を表すマップあるいは演算式が予め記憶されている。上記ステップ１１０では、まず、そのマップあるいは演算式を用いて、燃料添加中断タイミングｔ1が算出される。一方、燃料添加を再開すべきタイミング（時刻ｔ4）は、所定の時期に設定されている。上記ステップ１１０では、このようにして、燃料添加中断期間（時刻ｔ1〜ｔ4の期間）が算出される。
【００５６】
続いて、現在が、上記ステップ１１０で算出された燃料添加中断期間中であるか否かが判別される（ステップ１１２）。その判別の結果、燃料添加中断期間外であった場合には、燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加が実施される（ステップ１１６）。一方、燃料添加中断期間中であった場合には、燃料添加が禁止される（ステップ１１８）。
【００５７】
以上説明した図４に示すルーチンの処理によれば、燃料添加インジェクタ４６から噴射された燃料が筒内に逆流しないように、最適なタイミングで燃料添加を中断することができる。このため、添加燃料の筒内への逆流に起因するトルク変動増加等の弊害が発生することを確実に防止することができる。
【００５８】
燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加が中断された場合には、図３に示すように、時刻ｔ4において燃料添加が再開される。そして、要求される量の燃料を添加し終わった時点で、燃料添加が終了される。
【００５９】
なお、図３に示す例では、バルブオーバーラップ期間が終了した直後に燃料添加を再開しているが、燃料添加を再開するタイミングｔ4は、もっと遅くてもよい。例えば、排気弁５６が開弁してから燃料添加を再開するようにしてもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、上記ステップ１０６において、ディーゼル機関１０の背圧に影響する各パラメータの値を取得することとしているが、背圧をセンサにより直接検出するようにしてもよい。
【００６１】
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１０２〜１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「逆流開始タイミング推定手段」が、上記ステップ１１０〜１１６の処理を実行することにより前記第１および第５の発明における「燃料添加制御手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第２の発明における「背圧情報取得手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第２の発明における「機関回転速度検出手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第２の発明における「バルブタイミング取得手段」が、それぞれ実現されている。
【００６２】
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。
【００６３】
本実施形態は、前述した実施の形態１と同様のシステム構成を用いて、ＥＣＵ５０に、後述する図６に示すルーチンの処理を実行させることにより、実現することができる。
【００６４】
［実施の形態２の特徴］
図５は、燃料添加インジェクタ４６が設置された＃４気筒における、排気弁５６および吸気弁５２の開弁期間と、燃料添加期間と、排気ポート２２内のガス流量とを示すタイミングチャートである。図５に示すように、本実施形態では、＃４気筒の排気ポート２２で逆流が開始するタイミングｔ2より前のタイミングｔ1で、燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加を終了する。これにより、前述した実施の形態１と同様に、添加された燃料が筒内に逆流することを確実に防止することができ、トルク変動増大等の弊害を防止することができる。
【００６５】
そして、本実施形態では、図５に示すように、燃料添加終了タイミングｔ1から逆算して、燃料添加開始タイミングｔ0を定めることとした。つまり、燃料添加終了タイミングｔ1を基準として、燃料添加期間を定めることとした。これにより、添加燃料の筒内への逆流を防止しつつ、燃料添加期間ｔ0〜ｔ1を、排気弁５６の開弁期間に可能な限り重ねることができる。このため、燃料添加インジェクタ４６から噴射された燃料の微粒化を促進することができ、排気マニホールド２０の内壁への燃料付着を有効に抑制することができる。
【００６６】
［実施の形態２における具体的処理］
図６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、図６において、図４に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００６７】
図６に示すルーチンによれば、＃４気筒の排気ポート２２での逆流開始タイミングｔ2の算出処理（ステップ１０８）までは、図４に示すルーチンと同様の処理が行われる。
【００６８】
続いて、図４に示すルーチンのステップ１１０での処理と同様にして、燃料添加を終了すべきタイミングｔ1が算出される（ステップ１１８）。
【００６９】
次いで、上記ステップ１１８で算出された燃料添加終了タイミングｔ1から逆算して、燃料添加を開始すべきタイミングｔ0が算出される（ステップ１２０）。すなわち、要求される燃料添加量から、燃料添加インジェクタ４６に要求される噴射期間を算出し、燃料添加終了タイミングｔ1から、その噴射期間だけ遡った時点が、燃料添加開始タイミングｔ0として算出される。
【００７０】
以上のようにして燃料添加開始タイミングｔ0および燃料添加終了タイミングｔ1が算出されると、その開始および終了タイミングに従って、燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加が実行される（ステップ１２２）。
【００７１】
上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１１８〜１２０の処理を実行することにより前記第６の発明における「燃料添加制御手段」実現されている。
【００７２】
ところで、上述した実施の形態１および２においては、排気ポート２２での逆流開始タイミングｔ2を算出し、その逆流開始タイミングｔ2に基いて、燃料添加を中断または終了するタイミングｔ1を算出するようにしている。図３および図５に示す例では、このようにして算出された燃料添加を中断または終了するタイミングｔ1は、バルブオーバーラップ期間の開始時期、つまり吸気弁５２の開き時期より、僅かに後の時期となっている。
【００７３】
これに対し、本発明では、逆流開始タイミングｔ2を算出することなく、バルブタイミングに基いて、バルブオーバーラップ期間の開始前に、燃料添加を中断または終了することとしてもよい。バルブオーバーラップ期間の開始前に燃料添加を中断または終了すれば、運転条件によっても異なるが、ほぼ確実に、添加燃料の筒内への逆流を防止することができる。バルブオーバーラップ期間の開始前に燃料添加を中断または終了することとした場合には、逆流開始タイミングｔ2等の算出処理が不要となるので、ＥＣＵ５０の演算負荷を軽減しつつ、実施の形態１あるいは２とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００７４】
実施の形態３．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態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。本実施形態は、前述した実施の形態１と同様のシステム構成を用いて、実現することができる。
【００７５】
図７は、燃料添加インジェクタ４６が設置された＃４気筒における、排気弁５６および吸気弁５２の開弁期間と、燃料添加期間と、排気ポート２２内のガス流量とを示すタイミングチャートである。
【００７６】
本実施形態では、内部ＥＧＲの実行中に燃料添加を行う必要のある場合には、図７に示すように、吸気弁５２の開き時期ＩＶＯを上死点より早くし、排気弁５６の閉じ時期ＥＶＣを上死点付近とすることとした。このようなバルブタイミングとした場合には、排気弁閉じ時期ＥＶＣが上死点付近と比較的早くされているので、図７に示すように、排気ポート２２に逆流が発生する前に、排気弁５６が閉じられることとなる。また、この場合には、吸気弁５２が開いたとき、筒内の既燃ガスが、吸気マニホールド３４側に流出する。そして、その吸気マニホールド３４側に流出した既燃ガス（排気ガス）が、続く吸気行程において新気とともに筒内に再流入することにより、内部ＥＧＲが実現される。
【００７７】
このようにして、本実施形態では、排気ポート２２に逆流を発生させることなく、内部ＥＧＲを実行することができる。このため、内部ＥＧＲの実行中に燃料添加インジェクタ４６からの燃料添加を行った場合であっても、添加された燃料が逆流して筒内に流入することを確実に防止することができ、トルク変動増大等の弊害を確実に回避することができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、内部ＥＧＲを実行する場合に、常に図７に示すバルブタイミングにすることとしてもよいが、より好ましくは、内部ＥＧＲと燃料添加との双方を行う場合には、図７に示すバルブタイミングとし、燃料添加を伴わない内部ＥＧＲを行う場合には、排気弁閉じ時期ＥＶＣを図７より遅くして、バルブオーバーラップ期間内に排気ポート２２に生ずる逆流によって内部ＥＧＲを行うのがよい。バルブオーバーラップ期間内に排気ポート２２に生ずる逆流によって内部ＥＧＲを行う方が、ポンプ損失が少ないという利点や、吸気マニホールド３４側への排気ガスの流出が無いので、吸気マニホールド３４内が汚れないという利点があるからである。
【００７９】
なお、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、少なくとも燃料添加を伴って内部ＥＧＲを実行する場合に図７に示すようなバルブタイミングを実現することにより、前記第７の発明における「内部ＥＧＲ制御手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【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】本発明の実施の形態１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における排気弁および吸気弁の開弁期間と、燃料添加期間と、排気ポート内のガス流量とを示すタイミングチャートである。
【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における排気弁および吸気弁の開弁期間と、燃料添加期間と、排気ポート内のガス流量とを示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２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７】本発明の実施の形態３における排気弁および吸気弁の開弁期間と、燃料添加期間と、排気ポート内のガス流量とを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
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
１９  排気温センサ
２０  排気マニホールド
２２  排気ポート
２４  ターボ過給機
２６  排気浄化装置
２７  排気絞り弁
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
４６  燃料添加インジェクタ
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】
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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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【図７】
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