(57)【要約】【課題】ＮＯｘ吸蔵触媒に対してリッチスパイク運転を行う場合において、黒煙の悪化を防止することができる内燃機関の燃焼制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の気筒に連通する排気通路（２０）と、排気通路に設けられ、リーン運転時に排気中のＮＯｘを吸蔵するとともにリッチスパイク運転を行うことで吸蔵したＮＯｘを放出還元するＮＯｘ吸蔵触媒（２２）と、内燃機関の運転履歴に基づいて気筒内の温度相関値を監視する温度監視手段（３８）と、気筒内の温度相関値が所定値を超えているときには、リッチスパイク運転の許可信号が入力されても、リッチスパイク運転を所定期間禁止させる燃焼制御手段（４０）とを備える。【選択図】      図１
2004340003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒に連通する排気通路と、
該排気通路に設けられ、リーン運転時に排気中のＮＯｘを吸蔵するとともにリッチスパイク運転を行うことで該吸蔵したＮＯｘを放出還元するＮＯｘ吸蔵触媒と、
前記内燃機関の運転履歴に基づいて前記気筒内の温度相関値を監視する温度監視手段と、
前記気筒内の温度相関値が所定値を超えているときには、前記リッチスパイク運転の許可信号が入力されても、該リッチスパイク運転を所定期間禁止させる燃焼制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、前記気筒に連通する吸気通路と前記排気通路とを連通するＥＧＲ通路を備え、前記温度監視手段は、前記排気通路の排気温度、前記ＥＧＲ通路のＥＧＲガス温度、前記ＥＧＲ通路のＥＧＲガスと前記吸気通路の吸気との合流後の給気温度の少なくともいずれかの温度を前記気筒内の温度相関値として監視することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記温度監視手段は、前記内燃機関の高負荷運転の継続期間を前記気筒内の温度相関値として監視することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記温度監視手段は、前記気筒内の圧力の高い状態の継続期間を前記気筒内の温度相関値として監視することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記温度監視手段は、前記内燃機関に対する燃料噴射量が所定量よりも大きい状態の継続期間を前記気筒内の温度相関値として監視することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項６】
前記燃焼制御手段は、前記気筒内の温度相関値が所定の閾値以下になるまで前記リッチスパイク運転を禁止させることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃焼制御装置に係り、詳しくは、ＮＯｘ吸蔵触媒に対してリッチスパイク運転を行う内燃機関の燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＮＯｘ吸蔵触媒は、排気空燃比が希薄（リーン）のときに排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸蔵し、排気空燃比が過濃（リッチ）のときに吸蔵したＮＯｘを放出還元（ＮＯｘパージ）する吸蔵型のＮＯｘ触媒である。
具体的には、酸素過剰状態（酸化雰囲気）において排ガス中のＮＯｘを硝酸塩として吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを一酸化炭素過剰状態（還元雰囲気）で窒素に還元させる特性を有している。そして、内燃機関は、ＮＯｘ吸蔵量が飽和する前に排気空燃比を理論空燃比又はその近傍値に制御する如くの空気過剰率が低い（低λ）状態のリッチ運転へ定期的に切り換えるリッチスパイクを行い、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生を図る。これにより、排ガスの浄化が良好に行われる。
【０００３】
また、ＮＯｘ吸蔵触媒には、燃料中のＳ成分（硫黄成分）の酸化によるＳＯｘ（硫黄酸化物）も硫酸塩として堆積されるため、当該堆積したＳ成分の放出（Ｓパージ）を行うべく、上記と同様にリッチスパイク運転を定期的に実施してＮＯｘ吸蔵触媒の再生を図る。
ここで、前記リッチスパイク運転の条件は、排ガス再循環（ＥＧＲ）バルブや給気量を調整する給気スロットルを用い、大量ＥＧＲを実施することにより作り出されることがある。そして、上記の如きＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ還元効率を高めるための排ガス浄化装置の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
当該装置では、制御マップに基づいて大量ＥＧＲによるリッチスパイク運転を行う一方、特に触媒温度センサによる触媒温度の値が所定値に満たないときには、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生を禁止しており、ＮＯｘ還元効率の向上が図られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３５６１２７号公報（段落番号０００５〜００１８、図１等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の排ガス浄化装置では、ＮＯｘ吸蔵触媒の触媒温度が再生可能温度に達していないときには所望のＮＯｘ浄化率が得られない為、リッチスパイク運転を禁止している。
一方、前記リッチスパイク運転は、ＮＯｘの吸蔵量及びＳの堆積量によっては、リーン状態とリッチ状態（低λ）とを定期的に切り換え、かつ、この切り換えが行われる期間を長期間に亘って維持させる必要がある。ここで、このリッチスパイク運転を行うことが可能であるような運転条件であるにも拘わらず、リッチスパイク運転の許可信号の入力とともに多量の黒煙が発生してしまうとの問題がある。
【０００７】
図５は、リッチスパイク運転を行う従来のエンジンシステムのタイミングチャートである。
内燃機関の負荷が高負荷状態から中負荷或いは低負荷状態に移行し、図示のように、時刻Ｔｓにおいてリッチスパイク運転を行える運転条件となる。そして、第一回目のリッチスパイク運転の許可時点においてλを低λ側に設定すると、比較的大量の黒煙が発生してしまい、次いで第二回目のリッチスパイク運転の許可時点にてやや減少するもののやはり多くの黒煙が発生し、さらに第三回目以降のリッチスパイク運転の許可時点にておいても僅かながら黒煙が発生し続けてしまうことがある。なお、このリッチスパイク運転においては、気筒内の状況を示す排気温度、ＥＧＲガス温度及び給気温度は、低λ側に設定する時点においていずれも上昇する。
【０００８】
このように、時刻ＴｓからＴｅ間のようにリッチスパイク運転が可能である期間であっても黒煙が悪化するものである。すなわち、上記の従来技術の如く、単に制御マップを用いてリッチスパイク運転を行うと、時刻Ｔｓから所定時間が経過するまで、特に上記第一回目及び第二回目のリッチスパイク運転の許可時点における黒煙の悪化を防止することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、ＮＯｘ吸蔵触媒に対してリッチスパイク運転を行う場合において、黒煙の悪化を防止することができる内燃機関の燃焼制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置は、内燃機関の気筒に連通する排気通路と、排気通路に設けられ、リーン運転時に排気中のＮＯｘを吸蔵するとともにリッチスパイク運転を行うことで吸蔵したＮＯｘを放出還元するＮＯｘ吸蔵触媒と、内燃機関の運転履歴に基づいて気筒内の温度相関値を監視する温度監視手段と、気筒内の温度相関値が所定値を超えているときには、リッチスパイク運転の許可信号が入力されても、リッチスパイク運転を所定期間禁止させる燃焼制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
このように、請求項１記載の発明は、通常運転においては燃料に対する着火条件が整っているリッチスパイク運転の許可状態であるにも拘わらず、比較的大量の黒煙の発生によって黒煙が悪化してしまうとの問題を解決するものである。ここで、リッチスパイク運転時に黒煙が悪化する原因としては、例えば、高負荷運転時の後には筒内温度が既に高くなっている等、リッチスパイク運転を行う直前までの運転履歴に左右され易いことが考えられる。つまり、直前までの運転履歴によっては、熱負荷により黒煙の悪化が生じ得ると考えられることから、単に制御マップを用いてリッチスパイク運転を行ったとしても、やはり黒煙の悪化を防止することはできないのである。
【００１２】
したがって、請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置では、温度監視手段が、リッチスパイク運転の許可信号が入力される直前までの運転履歴を示す指標として気筒内の温度相関値を監視しており、燃焼制御手段は、この監視結果に基づいて黒煙が発生し得る状況を把握し、通常は黒煙が排出されない運転条件であってリッチスパイク運転が可能な場合であったとしてもリッチスパイク運転を所定期間禁止しているので、黒煙の悪化が防止される。
【００１３】
なお、上記内燃機関としては、ディーゼル機関が好ましい。これは、気筒内の温度が上昇すると、燃料の自己着火が想定される着火時期よりも早期に生じ、しかも、リッチスパイク運転による空気量の少なさと相俟って、黒煙の悪化が特に生ずると考えられるからである。
また、請求項２記載の発明では、内燃機関は、気筒に連通する吸気通路と排気通路とを連通するＥＧＲ通路を備え、温度監視手段は、排気通路の排気温度、ＥＧＲ通路のＥＧＲガス温度、ＥＧＲ通路のＥＧＲガスと吸気通路の吸気との合流後の給気温度の少なくともいずれかの温度を気筒内の温度相関値として監視することを特徴としている。
【００１４】
このように、着火の早期化の原因を鑑み、運転履歴として気筒内の温度、すなわち、エンジン温度を監視すべく、気筒内のガスが直ちに送られる排気通路の排気温度や、この排気温度と同様にエンジン温度の代表値として容易に計測できるＥＧＲ通路のＥＧＲガス温度や給気温度のいずれかの温度を気筒内の温度相関値として監視し、この温度が所定温度を超えているときには、気筒内の温度が上昇していると擬制してリッチスパイク運転を禁止するので、黒煙の悪化が容易かつ確実に防止される。
【００１５】
さらに、請求項３記載の発明では、温度監視手段は、内燃機関の高負荷運転の継続期間を気筒内の温度相関値として監視することを特徴としている。
このように、着火の早期化の原因としては、気筒内の温度、すなわち、エンジン温度の上昇によることが考えられることから、運転履歴として内燃機関の高負荷運転が連続的に行われた期間を監視し、この期間が所定期間を超えているときには、気筒内の温度が上昇していると擬制してリッチスパイク運転を禁止するので、黒煙の悪化が確実に防止される。
【００１６】
また、請求項４記載の発明では、温度監視手段は、気筒内の圧力の高い状態の継続期間を気筒内の温度相関値として監視することを特徴としている。
このように、運転履歴として気筒内の圧力の高い状態の連続的に行われた期間を監視し、この期間が所定期間を超えているときには、排気通路の排気温度が高い状態での運転であって、気筒内の温度が上昇していると擬制してリッチスパイク運転を禁止するので、この場合にも黒煙の悪化が確実に防止される。
【００１７】
さらに、請求項５記載の発明では、温度監視手段は、内燃機関に対する燃料噴射量が大きい状態の継続期間を気筒内の温度相関値として監視することを特徴としている。
このように、運転履歴として燃料噴射量が大きい状態の継続期間を監視し、この期間が所定値を超えているときには、排気通路の排気温度が高い状態での運転であり、気筒内の温度が上昇していると擬制してリッチスパイク運転を禁止することから、この場合にも黒煙の悪化が確実に防止される。
【００１８】
また、請求項６記載の発明では、燃焼制御手段は、気筒内の温度相関値が所定の閾値以下になるまでリッチスパイク運転を禁止させることを特徴としている。
このように、リッチスパイク運転を禁止する期間は、本来は黒煙が排出されない運転条件であってリッチスパイク運転が可能な期間である。よって、黒煙の悪化防止を図った後は直ちにリッチスパイク運転を許可するとの適正なリッチスパイクを行うことにより、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化性能の維持が図られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る燃焼制御装置が適用される４気筒のディーゼル機関（以下、単にエンジンという）１を備えたエンジンシステム構成図を示しており、以下図１に基づき本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の構成を説明する。
【００２０】
同図に示すように、エンジン１のシリンダブロック２には、燃料噴射装置を有した燃料供給系（図示せず）の他に各気筒４に新気（吸入空気）を導くインテークマニホールド６と、各気筒４からの排出された排ガスを集合させるエキゾーストマニホールド１８とが接続されている。
インテークマニホールド６からは吸気通路８が延びており、この吸気通路８の上流側には過給機１４が介装され、吸気通路の８の先端部にはエアクリーナ１６が接続されている。また、吸気通路８には、給気スロットル１０が配され、さらにインタークーラ１２が介装されている。このインタークーラ１２は、吸気通路８内を通る新気を冷却してその体積効率を高めている。
【００２１】
一方、エキゾーストマニホールド１８からは排気通路２０が延びており、この排気通路２０の下流側にはＮＯｘ吸蔵触媒２２が接続されている。このＮＯｘ吸蔵触媒２２は、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比がリッチ等で排ガス中にＨＣやＣＯが存在するときに、吸蔵したＮＯｘを放出還元（ＮＯｘパージ）する機能を有しており、このＮＯｘ吸蔵触媒は公知の構成のものである。
【００２２】
また、エキゾーストマニホールド１８からは排気循環通路（ＥＧＲ通路）２４が分岐して延びており、このＥＧＲ通路２４の先端は、吸気通路８の給気スロットル１０の配置位置よりも下流側にて吸気通路８に接続されている。このＥＧＲ通路２４は、排ガスの一部（ＥＧＲガス）を吸気通路８内に再循環させてＮＯｘの排出を抑制させる。ＥＧＲ通路２４には、ＥＧＲガスの冷却を図るＥＧＲクーラ２６と、電子コントロールユニット（ＥＣＵ）３６に電気的に接続されたＥＧＲバルブ２８とが設けられ、ＥＧＲバルブ２８によってＥＧＲ通路２４の流路面積が調節される。
【００２３】
なお、給気スロットル１０もまたＥＣＵ３６に電気的に接続されており、吸気通路８の流路面積が調節されることにより、筒内リッチの際のＥＧＲガス量を調整し、ＥＧＲ通路２４と吸気通路８との合流後の給気量を調整する。
エアクリーナ１６からの新気は、過給機１４を介してインタークーラ１２に達し、給気スロットル１０で調整された後、ＥＧＲガスと合流して給気となってインテークマニホールド６に至り、各気筒４内に導かれる。そして、燃料供給系から供給される燃料の燃焼により、クランク軸及びフライホイール（ともに図示せず）を作動させる。燃焼が終了すると、排ガスはエキゾーストマニホールド１８に排出され、ＮＯｘ吸蔵触媒２２に送られる。
【００２４】
ここで、排気通路２０において、エキゾーストマニホールド１８の下流側であってＮＯｘ吸蔵触媒２２の上流側の適宜位置には、排気温度センサ３０が配されている。また、ＥＧＲ通路２４において、ＥＧＲクーラ２６の下流側の適宜位置には、ＥＧＲガス温度センサ３２が配されている。さらに、インテークマニホールド６の適宜位置には、給気温度センサ３４が配されている。これらの各種センサは、いずれもＥＣＵ３６に電気的に接続されている。
【００２５】
ＥＣＵ３６の入力側には、上述の排気温度センサ３０、ＥＧＲガス温度センサ３２及び給気温度センサ３４の他、エンジン１の運転状態を検出する各種センサが電気的に接続され、ＥＣＵ３６の出力側には、上述の給気スロットル１０及びＥＧＲバルブ２８等の各種アクチュエータが電気的に接続されている。
上述したように、ＮＯｘ吸蔵触媒２２には、ＮＯｘとともに燃料中のＳ成分の酸化によるＳＯｘも堆積され得るため、ＮＯｘパージとともにＳパージを行うべく、リッチスパイク運転を定期的、かつ長期間に亘って実施してＮＯｘ吸蔵触媒２２の再生を図る必要がある。
【００２６】
そこで、ＥＣＵ３６は、酸化雰囲気にて排ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵触媒２２に吸蔵する一方、リッチスパイク運転を行わせるべく空燃比制御を実施する。すなわち、定期的にエンジン１に対して低λ状態とし、かつ、長期間に亘って繰り返し行わせ、ＮＯｘパージを行わせるとともにＳパージを行わせてＮＯｘ吸蔵触媒２２の再生を図っている。
【００２７】
本実施形態におけるリッチスパイク運転としては、大量ＥＧＲを実施、つまり、ＥＧＲバルブ２８及び給気スロットル１０を用い、不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用する筒内リッチによってリッチ燃焼の条件を作り、この条件が成立すればＮＯｘパージやＳパージを行う。
ここで、特にＥＣＵ３６には、本発明に係る温度監視部（温度監視手段）３８と燃焼制御部（燃焼制御手段）４０とが設けられている。この温度監視部３８では、リッチスパイク運転の許可信号が入力される直前までのエンジン１の運転履歴を示す指標として気筒４内の温度相関値を監視し、燃焼制御部４０に信号を出力している。そして、燃焼制御部４０では、気筒４内の温度相関値が所定の閾値を超えたときには、リッチスパイク運転の許可信号が入力されてもリッチスパイク運転を所定期間禁止してリーン運転を行わせるべく各種アクチュエータに信号を出力している。
【００２８】
図２は、燃焼制御部４０におけるリッチスパイク運転時の判定ロジックを示す図である。
このように、温度監視部３８では、気筒４内の温度相関値として、排気温度センサ３０からの排気温度、ＥＧＲガス温度センサ３２からのＥＧＲガス温度、並びに給気温度センサ３４からの給気温度を検出し、燃焼制御部４０では、ＥＣＵ３６に備えられ、各エンジン回転速度及び噴射量を基にした各種閾値マップと比較する。すなわち、燃焼制御部４０では、排気温度センサ３０からの排気温度と上記各種閾値マップのうちの排気温度閾値との比較、ＥＧＲガス温度センサ３２からのＥＧＲガス温度と上記各種閾値マップのうちのＥＧＲガス温度閾値との比較、並びに給気温度センサ３４からの給気温度と上記各種閾値マップのうちの給気温度閾値との比較をそれぞれ行う。
【００２９】
そして、上記排気温度、ＥＧＲガス温度若しくは給気温度のうち、つまり気筒４内の温度相関値のうちいずれかの温度が閾値を超えたときには、燃焼制御部４０からＯＲ回路を介して所定期間経過するまでリッチスパイク運転を禁止する信号が出力される。すなわち、いずれかの温度が対応閾値を超えたときにはリッチスパイク運転を所定期間禁止する。この所定期間とは、黒煙の発生量の抑制を可能にする気筒４内の温度にまで達成するのに要する期間であり、実験等によって予め設定されている。なお、リッチ運転を禁止する期間はリーン運転が行われる。
【００３０】
図３は、上記燃焼制御装置におけるリッチスパイク運転時のタイミングチャートの一例である。
エンジン１の負荷が高負荷状態から中負荷或いは低負荷状態に移行し、同図に示すように、時刻Ｔｓにおいてリッチスパイク運転を行える運転条件となる。しかし、時刻Ｔｓでは、排気温度、ＥＧＲガス温度、並びに給気温度がいずれも高く、特に、本実施形態においては、排気温度（例えば、約４００〜５００℃）が既に排気温度閾値（例えば、約２００〜３００℃）を超えている。
【００３１】
よって、図２の判定ロジックにおいてリッチスパイク運転禁止のロジックが成立し、燃焼制御部４０は、時刻ＴｓからＴｐまでの所定期間、すなわち、従来大量に発生していた黒煙を抑制できるまでの時間だけエンジン１に対してリッチスパイク運転を禁止し、リーン運転を行わせる信号を出力する。リッチスパイク運転が禁止されてλが高λ側に設定されると、空気量が多くなるので気筒４内の温度が低下し、排気温度、ＥＧＲガス温度、並びに給気温度たる気筒４内の温度相関値も低下する。
【００３２】
そして、時刻Ｔｐに至るまで黒煙の悪化防止を図った後は直ちにリッチスパイク運転を許可し、以後、時刻Ｔｅまではリッチスパイク運転を行う。これにより、リッチスパイク運転を行える運転条件が成立した時刻Ｔｓからリッチスパイク運転を継続する場合に比して第一回目及び第二回目に発生し得る黒煙が抑制される。
【００３３】
以上のように、例えば、高負荷運転時の後に筒内温度が既に高くなっている場合には、燃料の自己着火が想定される着火時期よりも早期に生じ、しかも、着火の早期化とリッチスパイク運転による空気量の少なさとが相俟って、気筒４に対する熱負荷が大きくなり、リッチスパイク運転が許可される運転条件であっても黒煙が大量に発生して黒煙を悪化させると考えられるのであるが、本発明では、排気通路２０内の排気温度、ＥＧＲ通路２４内のＥＧＲガス温度、及びインテークマニホールド６内の給気温度を気筒４内の温度相関値とし、これを監視する温度監視部３８と、ＮＯｘ吸蔵触媒２２に吸蔵したＮＯｘ或いはＮＯｘ吸蔵触媒２２に付着したＳ成分を放出させるべくリッチスパイク運転の許可信号が入力された場合に、例えば排気温度が排気温度閾値を超えているときにはリッチスパイク運転を所定期間禁止してリーン運転を行わせる燃焼制御部４０とを備え、気筒４内の温度相関値に基づいてリッチスパイク運転を所定期間禁止させるので、このような黒煙の悪化を迅速、容易かつ確実に防止することができる。
【００３４】
図４は、本発明の第二の実施形態を示すものである。当該第二の実施形態では、燃焼制御部４０におけるリッチスパイク運転時の判定ロジックの点を除き、前記第一の実施形態と同一の構成からなるものであることから、この判定ロジックについて詳細に説明する。
本実施形態のリッチスパイク運転時の判定ロジックは、温度監視部３８にてエンジン１の高負荷運転の継続期間を気筒４内の温度相関値として監視し、燃焼制御部４０にてＥＣＵ３６に備えられた運転時間閾値マップと比較する。
【００３５】
すなわち、本実施形態の温度監視部３８では、トルクと時間とによる負荷マップにて所定閾値以上のトルク値が連続的に検出されている時間を高負荷運転時間として計測する。そして、本実施形態の燃焼制御部４０では、上記高負荷運転時間と上記運転時間閾値マップの気筒４内の温度が上昇していると推定される運転時間閾値との比較を行い、上記高負荷運転時間が上記運転時間閾値を超えているときには、燃焼制御部４０からＯＲ回路を介して所定期間経過するまでリッチスパイク運転を禁止する信号が出力される。この所定期間とは、黒煙の発生量の抑制を可能にする気筒４内の温度にまで達成するのに要する期間であり、実験等によって予め設定される。
【００３６】
このように、温度監視部３８は、運転履歴としてエンジン１の高負荷運転が連続的に行われた期間たる時間を監視し、燃焼制御部４０は、この時間が所定期間を超えているときには、気筒４内の温度が上昇していると擬制してリッチスパイク運転を禁止するので、黒煙の悪化が確実に防止される。
以上で本発明の各実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００３７】
例えば、上記第二の実施形態によれば、温度監視部３８は、エンジン１の高負荷運転が連続的に行われた期間を気筒内の温度相関値として監視しているが、時間の監視は必ずしも上記実施形態に限定されるものではなく、一例としては、気筒４内の圧力の高い状態の継続期間を気筒４内の温度相関値として監視しても良いものである。このように、気筒４内の圧力の高い状態が連続的に行われる場合には、排気通路２０の排気温度が高い状態の運転として気筒４内の温度が上昇していると擬制できるからである。
【００３８】
また、温度監視部３８は、エンジン１に対する燃料噴射量が所定閾値より大きい状態の継続期間を気筒４内の温度相関値として監視することも可能である。排気温度を基に設定された閾値よりも大きい噴射量の運転状態が所定期間以上継続した場合も、排気通路２０の排気温度が高い状態の運転であると擬制できるからである。
【００３９】
さらに、上記各実施形態では、リッチスパイク運転の禁止期間は、黒煙の悪化防止を図った後は直ちにリッチスパイク運転を許可すべく、黒煙の発生量の抑制を可能にする気筒４内の温度にまで達成するのに要する期間とされているが、この実施形態の他、タイマーにて時間を設定しても良く、例えば、リッチスパイク運転の条件が成立した時刻Ｔｓから約３０秒乃至約６０秒間としても良い。この場合にも、上記第一回目及び第二回目に発生し得る黒煙を抑制することができる。
【００４０】
さらにまた、上記第一の実施形態の図３によれば、排気通路２０の排気温度が排気温度閾値に達したときにリッチスパイク運転を所定期間禁止しているが、必ずしもこの実施形態に限定されるものではなく、インタークーラ１２及びＥＧＲクーラ２６の大きさによっては、給気温度又はＥＧＲガス温度の最高値が変化することから、ＥＧＲガス温度若しくは給気温度の温度が温度閾値を超えた場合にはリッチスパイク運転を禁止するものであっても良く、又は、排気温度、ＥＧＲガス温度若しくは給気温度の組み合わせからリッチスパイク運転を禁止するものであっても良く、これらの場合にも黒煙の悪化をより確実に防止することができる。
【００４１】
また、リッチ化の方法は、本実施形態の如く大量ＥＧＲによるリッチ燃焼を行い、不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用する筒内リッチの他、未燃燃料（ＨＣ）を排気行程中にポスト噴射により供給する筒内リッチ、又はＨＣをＮＯｘ吸蔵触媒に供給する筒外リッチでも良いものである。
さらに、エンジンとしてはディーゼル機関が好ましいが、これに限定されるものではなく、本発明の内燃機関の燃焼制御装置は、排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒を備え、リッチ運転可能な全てのエンジンシステムに適用させることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、請求項１記載の本発明の内燃機関の燃焼制御装置によれば、通常燃焼状態ではリッチスパイク運転の許可状態であるにも拘わらず、比較的大量の黒煙の発生によって黒煙が悪化してしまうことに鑑み、温度監視手段が、リッチスパイク運転の許可信号が入力される直前までの運転履歴を示す指標として気筒内の温度相関値を監視しており、燃焼制御手段は、この監視結果に基づいて黒煙が発生し得る状況を把握し、通常は黒煙が排出されない運転条件であってリッチスパイク運転が可能な場合であったとしてもリッチスパイク運転を所定期間禁止しているので、黒煙の悪化を防止することができる。
【００４３】
また、請求項２記載の発明によれば、気筒内の温度たるエンジン温度の上昇が着火の早期化の原因として考えられることに配慮し、運転履歴として気筒内のガスが直ちに送られる排気通路の排気温度や、この排気温度と同様にエンジン温度の代表値として容易に計測できるＥＧＲ通路のＥＧＲガス温度や給気温度のいずれかの温度を気筒内の温度相関値を監視し、この温度が所定温度を超えているときには、気筒内の温度が上昇していると擬制してリッチスパイク運転を禁止するので、黒煙の悪化を容易かつ確実に防止することができる。
【００４４】
さらに、請求項３記載の発明によれば、気筒内の温度たるエンジン温度の上昇が着火の早期化の原因として考えられることに配慮し、運転履歴として内燃機関の高負荷運転が連続的に行われた期間を監視し、この期間が所定期間を超えているときには、気筒内の温度が上昇していると擬制してリッチスパイク運転を禁止するので、黒煙の悪化を確実に防止することができる。
【００４５】
また、請求項４記載の発明によれば、運転履歴として気筒内の圧力の高い状態の連続的に行われた期間を監視し、この期間が所定期間を超えているときには、排気通路の排気温度が高い状態での運転であって、気筒内の温度が上昇していると擬制してリッチスパイク運転を禁止するので、この場合にも黒煙の悪化を確実に防止することができる。
【００４６】
さらに、請求項５記載の発明によれば、運転履歴として燃料噴射量の大きい状態が連続的に行われている期間を監視し、この期間が所定量を超えているときには、排気通路の排気温度が高い状態での運転であり、気筒内の温度が上昇していると擬制してリッチスパイク運転を禁止することから、この場合にも黒煙の悪化を確実に防止することができる。
【００４７】
また、請求項６記載の発明によれば、リッチスパイク運転を禁止する期間は、本来は黒煙が排出されない運転条件であってリッチスパイク運転が可能な期間である。よって、黒煙の悪化防止を図った後は直ちにリッチスパイク運転を許可するとの適正なリッチスパイクを行うことにより、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化性能の維持を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る燃焼制御装置が適用されるエンジンシステム構成図である。
【図２】図１の燃焼制御装置におけるリッチスパイク運転時の判定ロジックを示す図である。
【図３】図１の燃焼制御装置におけるリッチスパイク運転時のタイミングチャートである。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る燃焼制御装置におけるリッチスパイク運転時の判定ロジックを示す図である。
【図５】従来の燃焼制御装置におけるリッチスパイク運転時のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  ディーゼル機関（内燃機関）
４  気筒
８  吸気通路
２０  排気通路
２２  ＮＯｘ吸蔵触媒
２４  ＥＧＲ通路
３０  排気温度センサ
３２  ＥＧＲガス温度センサ
３４  給気温度センサ
３６  電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
３８  温度監視部（温度監視手段）
４０  燃焼制御部（燃焼制御手段）
【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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