(57)【要約】【課題】排気温度等の排気性状をセンサーを用いずに正確に検出し、排気浄化触媒による効率的な排気浄化を可能とする。【解決手段】ディーゼル機関１の各気筒の筒内圧を筒内圧センサ１０ａ〜１０ｄで検出する。機関の電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、筒内圧センサで検出した筒内圧力Ｐとクランク角センサ２５で検出したクランク角θから定まる筒内容積Ｖとの積ＰＶを算出し、ＰＶの最大値ＰＶｍａｘ、及びＰＶｍａｘが発生するクランク角θｐｖｍａｘを算出し、予め準備したＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとを引数とする二次元数値マップを用いて機関排気温度Ｔｅｘを算出する。排気温度を正確に算出することにより、排気通路４０に配置した排気浄化用触媒５０の温度を正確に推定することが可能となり、触媒５０を適切な温度に維持して効率的な排気浄化を行うことが可能となる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサと、
機関クランク角θを検出するクランク角検出手段と、を備え、
前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐと、クランク角θから定まる燃焼室容積Ｖとの積ＰＶの値を算出するとともに、前記ＰＶの値の最大値ＰＶｍａｘと、ＰＶの値が最大値ＰＶｍａｘになるクランク角θｐｖｍａｘとを検出し、
検出したＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの値を用いて予め定めた関係に基づいて機関排気温度Ｔｅｘを算出する内燃機関の排気状態検出装置。
【請求項２】
更に、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角θから定まる燃焼室容積との積ＰＶｂａｓｅを算出し、前記ＰＶが最大値ＰＶｍａｘとなるクランク角θｐｖｍａｘにおけるＰＶｂａｓｅの値を用いて、ＰＶｍａｘとＰＶｂａｓｅとの差ΔＰＶを算出するとともに、算出したΔＰＶの値を用いて予め定めた関係に基づいて、燃焼室内で燃焼した燃料量ＧＦｂｕｒｎｔを算出する、請求項１に記載の内燃機関の排気状態検出装置。
【請求項３】
更に、燃焼室に供給された燃料量ＧＦを検出する燃料量検出手段を備え、前記燃料量ＧＦと前記燃焼した燃料量ＧＦｂｕｒｎｔとを用いて、排気中に含まれる未燃燃料量ＧＦｕｎｂｕｒｎｔを算出する、請求項２に記載の内燃機関の排気状態検出装置。
【請求項４】
更に、燃焼後の排気に供給される添加燃料量ＧＦａｄを検出する添加燃料量検出手段と、機関吸入空気量ＧＡを検出する吸気量検出手段とを備え、機関排気通路に配置された排気浄化触媒温度を、前記排気温度Ｔｅｘ、燃料量ＧＦ、未燃燃料量ＧＦｕｎｂｕｒｎｔ、機関吸入空気量ＧＡ及び添加燃料量ＧＦａｄの値を用いて予め定めた関係に基づいて算出する、請求項３に記載の内燃機関の排気状態検出装置。
【請求項５】
内燃機関の気筒燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサと、
機関クランク角θを検出するクランク角検出手段と、を備え、
前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐと、クランク角θから定まる燃焼室容積Ｖとの積ＰＶの値を算出するとともに、前記ＰＶの値の最大値ＰＶｍａｘと、ＰＶの値が最大値ＰＶｍａｘになるクランク角θｐｖｍａｘとを検出し、
検出したＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの値を用いて予め定めた関係に基づいて機関排気中の窒素酸化物濃度を算出する内燃機関の排気状態検出装置。
【請求項６】
内燃機関の気筒燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサと、
機関クランク角θを検出するクランク角検出手段と、を備え、
前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐと、クランク角θから定まる燃焼室容積Ｖとの積ＰＶの値を算出するとともに、前記ＰＶの値の最大値ＰＶｍａｘと、ＰＶの値が最大値ＰＶｍａｘになるクランク角θｐｖｍａｘとを検出し、
更に、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角θから定まる燃焼室容積との積ＰＶｂａｓｅを算出し、前記ＰＶが最大値ＰＶｍａｘとなるクランク角θｐｖｍａｘにおけるＰＶｂａｓｅの値を用いて、ＰＶｍａｘとＰＶｂａｓｅとの差ΔＰＶを算出するとともに、
算出したΔＰＶと前記θｐｖｍａｘとの値とを用いて予め定めた関係に基づいて機関排気温度Ｔｅｘを算出する内燃機関の排気状態検出装置。
【請求項７】
内燃機関の気筒燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサと、
機関クランク角θを検出するクランク角検出手段と、を備え、
前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐと、クランク角θから定まる燃焼室容積Ｖとの積ＰＶの値を算出するとともに、前記ＰＶの値の最大値ＰＶｍａｘと、ＰＶの値が最大値ＰＶｍａｘになるクランク角θｐｖｍａｘとを検出し、
更に、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角θから定まる燃焼室容積との積ＰＶｂａｓｅを算出し、前記ＰＶが最大値ＰＶｍａｘとなるクランク角θｐｖｍａｘにおけるＰＶｂａｓｅの値を用いて、ＰＶｍａｘとＰＶｂａｓｅとの差ΔＰＶを算出するとともに、
算出したΔＰＶと前記θｐｖｍａｘとの値とを用いて予め定めた関係に基づいて機関排気中の窒素酸化物濃度を算出する内燃機関の排気状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気状態検出装置に関し、詳細には機関排気の温度、排気中の未燃炭化水素量や窒素酸化物濃度等の排気の状態を検出する排気状態検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関排気通路に排気浄化触媒を配置して排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸ（窒素酸化物）等の成分を浄化する排気浄化装置が公知である。一般に排気浄化触媒は、触媒温度が特定の範囲にある場合にのみ良好な性能を発揮する。
【０００３】
このため、排気を有効に浄化するためには、排気浄化触媒の温度を検出して、触媒温度が常に上記温度範囲（温度ウィンドウ）に入るように制御する必要がある。
このためには、例えば触媒床に温度センサを配置して触媒床温度を直接検出するようにすることも可能であるが触媒に温度センサを設置することは排気浄化装置のコスト上昇を招くため好ましくない。
【０００４】
また、触媒温度は機関排気温度に応じて変化するため、触媒温度センサを設ける代わりに例えば機関排気温度を排気温度センサで検出し、この排気温度を触媒温度として使用することも行われている。また、触媒温度は排気中のＨＣ（炭化水素）量等の排気状態によっても大きく変化するため、予め機関回転数や負荷を変えて排気中のＨＣ量を実測しておき、実際の運転時の機関回転数と負荷とから排気中のＨＣ量を推定し、センサなどにより検出した排気温度を上記により推定した排気中のＨＣ量に応じて補正すること等が行われている。
【０００５】
一方、機関の排気状態を検出するために機関の気筒燃焼室内圧力を検出する筒内圧センサを用いる技術が知られている。
例えば、特許文献１は、筒内圧センサで検出した筒内圧力の最大値Ｐｍａｘと最大値Ｐｍａｘが発生したクランク角θＰｍａｘとに基づいて筒内温度ＴＰｍａｘを算出することを開示している。
【０００６】
また、特許文献２は筒内圧センサにより検出した気筒内圧に基づいて筒内温度を算出するとともに、筒内圧と筒内温度とに基づいて拡大ゼルドビッチモデルに基づいて気筒のＮＯＸ発生量を算出することを開示している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１−２８０６０号公報
【特許文献２】
特開平１１−６４２１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
機関の燃焼状態は、吸気温度や圧力、機関温度等種々の要因により変化する。このため、排気中のＨＣ濃度もこれらの要因に応じて変化する。機関温度を実際に検出し、検出した排気温度を機関回転数、負荷などにより定まる排気中のＨＣ濃度を用いて補正することにより触媒温度を求める場合には、上記要因毎に補正が必要となり正確に触媒温度を求めることは困難である。
【０００９】
また、特許文献１では筒内圧の最大値ＰｍａｘとＰｍａｘ発生時のクランク角θＰｍａｘとに基づいて筒内温度を算出しているが、このように単に筒内圧の最大値Ｐｍａｘに基づいて算出された筒内温度は必ずしも正確に排気温度に対応しない問題がある。
【００１０】
また、後述するようにＮＯＸ吸蔵還元触媒を用いて効率的に排気浄化を行うためには、排気中のＮＯＸ量を正確に把握する必要がある。
特許文献２では筒内圧力と筒内温度とを用いて拡大ゼルドビッチモデルに基づいてＮＯＸ発生量を算出しているものの、単位クランク角毎に複雑な計算を繰り返す必要があるため、制御回路の演算負荷が増大する問題がある。また、特許文献２では排気温度や排気中の未燃ＨＣ等を正確に算出することはできず、触媒温度を正確に求めることはできない。
【００１１】
本発明は上記問題の１つまたはそれ以上を解決し、排気温度センサやＮＯＸ濃度センサを用いることなく、機関排気温度や触媒温度、排気ＮＯＸ濃度を正確に推定することにより、効率的な排気浄化を行うことを可能ならしめる内燃機関の排気状態検出装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【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、内燃機関の気筒燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサと、機関クランク角θを検出するクランク角検出手段と、を備え、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐと、クランク角θから定まる燃焼室容積Ｖとの積ＰＶの値を算出するとともに、前記ＰＶの値の最大値ＰＶｍａｘと、ＰＶの値が最大値ＰＶｍａｘになるクランク角θｐｖｍａｘとを検出し、検出したＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの値を用いて予め定めた関係に基づいて機関排気温度Ｔｅｘを算出する内燃機関の排気状態検出装置が提供される。
【００１３】
すなわち、請求項１の発明では筒内圧Ｐと燃焼室容積Ｖとの積ＰＶの最大値ＰＶｍａｘとＰＶｍａｘが発生するクランク角θｐｖｍａｘとを用いて機関排気温度を算出する。
圧縮及び膨張行程における燃焼室内温度Ｔｃｙｌは、気筒壁面における熱伝達を無視すると、気体の状態方程式を用いて次の式で表される。
【００１４】
Ｔｃｙｌ＝ＰＶ／ＧＲ
ここで、Ｇは燃焼室内気体の質量、Ｒは気体定数である。
例えばディーゼル機関などではＧ及びＲは略一定であるため、燃焼室内温度ＴｃｙｌはＰＶ値に比例することになる。従って、ＰＶの最大値ＰＶｍａｘは燃焼室内最高温度（筒内最高温度）に対応する値となる。
【００１５】
しかし、排気温度は筒内最高温度が同一であっても燃焼の生じる時期により大きく変化する。例えば筒内最高温度が比較的高い場合であっても膨張行程の初期に燃焼が完了した場合には、燃焼ガス温度は排気弁が開弁するまでに膨張仕事のために低下し実際の排気温度は低くなる。逆に、筒内最高温度が比較的低い場合であっても、膨張行程の終期近く、すなわち排気弁開弁時期近くに燃焼が終了した場合には燃焼ガスは膨張仕事により温度が低下する前に排気弁から排出されるため、排気温度は比較的高くなる。
【００１６】
一方、ＰＶ値が最大になる時期θｐｖｍａｘは燃焼の終了時期と強い相関があることが判明しており、θｐｖｍａｘを燃焼終了時期の指標として用いることができる。
このため、予め排気温度をＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの関数として、或いは予め実際に機関を運転して排気温度を実測し、ＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘと排気温度との関係を数値テーブルの形で求めておけば、機関運転中に測定したＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの値を用いて正確に排気温度Ｔｅｘを算出することができる。
【００１７】
また、ＰＶ値の計算と、ＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘの値は簡易な計算により求めることができ複雑な計算を必要としないため、制御回路の演算負荷の増大を抑制しながら排気温度を正確に推定することができる。このため、算出した排気温度に基づいて正確に触媒温度を算出することも可能となる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、更に、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角θから定まる燃焼室容積との積ＰＶｂａｓｅを算出し、前記ＰＶが最大値ＰＶｍａｘとなるクランク角θｐｖｍａｘにおけるＰＶｂａｓｅの値を用いて、ＰＶｍａｘとＰＶｂａｓｅとの差ΔＰＶを算出するとともに、算出したΔＰＶの値を用いて予め定めた関係に基づいて、燃焼室内で燃焼した燃料量ＧＦｂｕｒｎｔを算出する、請求項１に記載の内燃機関の排気状態検出装置が提供される。
【００１９】
すなわち、請求項２の発明ではΔＰＶの値に基づいて燃焼室内で燃焼した燃料量ＧＦｂｕｒｎｔが算出される。前述したようにＰＶ値は温度に対応した値となっていることから、燃焼室内の気体の有する熱量を表している。
一方、燃焼室内の気体の有する熱量は、ピストン圧縮により気体に与えられる熱量と燃料の燃焼により与えられる熱量との和となっている。
【００２０】
従ってそのＰＶ値の最大値ＰＶｍａｘからピストン圧縮のみによるＰＶ値（ＰＶｂａｓｅ）を引いた値であるΔＰＶは燃焼室内で燃焼した燃料の量、すなわちＧＦｂｕｒｎｔに対応した値となる。
従って、ΔＰＶを求めることにより、簡易な計算により燃焼室内で燃焼した燃料量を算出することが可能となる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、更に、燃焼室に供給された燃料量ＧＦを検出する燃料量検出手段を備え、前記燃料量ＧＦと前記燃焼した燃料量ＧＦｂｕｒｎｔとを用いて、排気中に含まれる未燃燃料量ＧＦｕｎｂｕｒｎｔを算出する、請求項２に記載の内燃機関の排気状態検出装置が提供される。
【００２２】
すなわち請求項３の発明では請求項２で算出した、燃焼室内で燃焼した燃料量ＧＦｂｕｒｎｔと燃焼室に供給された燃料量ＧＦ（例えば燃料噴射量）とに基づいて排気中の未燃燃料量ＧＦｕｎｂｕｒｎｔ、すなわち排気中の未燃ＨＣ量が算出される。
【００２３】
未燃燃料量ＧＦｕｎｂｕｒｎｔは、燃焼室に供給された燃料量ＧＦから燃焼した燃料の量ＧＦｂｕｒｎｔを引いた値として求めることができる。このため、本発明によれば排気温度とともに排気中の未燃ＨＣ量を簡易な計算で求めることができ、正確に触媒温度を算出することが可能となる。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、更に、燃焼後の排気に供給される添加燃料量ＧＦａｄを検出する添加燃料量検出手段と、機関吸入空気量ＧＡを検出する吸気量検出手段とを備え、機関排気通路に配置された排気浄化触媒温度を、前記排気温度Ｔｅｘ、燃料量ＧＦ、未燃燃料量ＧＦｕｎｂｕｒｎｔ、機関吸入空気量ＧＡ及び添加燃料量ＧＦａｄの値を用いて予め定めた関係に基づいて算出する、請求項３に記載の内燃機関の排気状態検出装置が提供される。
【００２５】
すなわち、請求項４の発明ではＴｅｘ、ＧＦｕｎｂｕｒｎｔ等の排気状態と、機関吸入空気量ＧＡ、燃焼室に供給された燃料量ＧＦ及び添加燃料量ＧＦａｄの関数として触媒温度が求められる。
触媒に流入する熱量は、触媒に流入する排気の熱量と触媒上で燃焼する排気中の未燃ＨＣの燃焼熱量の和となる。また、触媒に流入する排気の熱量は、排気温度Ｔｅｘと排気流量（ＧＡ＋ＧＦ）との積として表され、触媒上の未燃ＨＣの燃焼による熱量は排気中に含まれる未燃燃料量、すなわちＧＦｕｎｂｕｒｎｔとＧＦａｄとの和に比例する。また、触媒温度は触媒に流入する排気温度Ｔｅｘと触媒に流入する熱量の関数となる。
【００２６】
従って、Ｔｅｘ、ＧＦ、ＧＦｕｎｂｕｒｎｔ、ＧＡ及びＧＦａｄが定まれば、触媒温度が定まることになる。
【００２７】
なお、添加燃料量ＧＦａｄは、燃焼後の排気に添加される燃料の量であり、気筒を出た後の排気に、例えば排気ポート若しくは排気通路で添加される燃料だけでなく、筒内燃料噴射弁から燃焼終了後の燃焼室内に（例えば排気行程中に）噴射される燃料の量をも含んでいる。
【００２８】
請求項５に記載の発明によれば、内燃機関の気筒燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサと、機関クランク角θを検出するクランク角検出手段と、を備え、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐと、クランク角θから定まる燃焼室容積Ｖとの積ＰＶの値を算出するとともに、前記ＰＶの値の最大値ＰＶｍａｘと、ＰＶの値が最大値ＰＶｍａｘになるクランク角θｐｖｍａｘとを検出し、検出したＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの値を用いて予め定めた関係に基づいて機関排気中の窒素酸化物濃度を算出する内燃機関の排気状態検出装置が提供される。
【００２９】
すなわち、請求項５の発明ではＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとに基づいて排気中の窒素酸化物（ＮＯＸ）濃度を算出する。
ＮＯＸの発生量は、燃焼時の温度と燃焼持続時間とに応じて変化し、燃焼温度が高いほど、また高温の持続時間が長いほど増大する。
【００３０】
前述のように、ＰＶｍａｘは筒内最高温度と相関があり、θｐｖｍａｘは高温の持続時間と相関がある。
このため、例えば、予め実際に機関を運転してＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘとＮＯＸ発生量との関係を実測により求めておくことにより、機関運転中のＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの値を用いてＮＯＸの発生量を正確に算出することが可能となる。
【００３１】
請求項６に記載の発明によれば、内燃機関の気筒燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサと、機関クランク角θを検出するクランク角検出手段と、を備え、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐと、クランク角θから定まる燃焼室容積Ｖとの積ＰＶの値を算出するとともに、前記ＰＶの値の最大値ＰＶｍａｘと、ＰＶの値が最大値ＰＶｍａｘになるクランク角θｐｖｍａｘとを検出し、更に、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角θから定まる燃焼室容積との積ＰＶｂａｓｅを算出し、前記ＰＶが最大値ＰＶｍａｘとなるクランク角θｐｖｍａｘにおけるＰＶｂａｓｅの値を用いて、ＰＶｍａｘとＰＶｂａｓｅとの差ΔＰＶを算出するとともに、算出したΔＰＶと前記θｐｖｍａｘとの値とを用いて予め定めた関係に基づいて機関排気温度Ｔｅｘを算出する内燃機関の排気状態検出装置が提供される。
【００３２】
すなわち、請求項６の発明ではＰＶｍａｘに代えてΔＰＶを用いて請求項１と同様な方法で排気温度を算出する。
前述したように、ΔＰＶは燃焼室内で燃焼した燃料量、すなわち燃焼室内での熱発生量に対応しているため筒内最高温度とも強い相関を示す。
従って、ＰＶｍａｘに代えてΔＰＶとθｐｖｍａｘとを用いて請求項１と同様な方法により機関排気温度を算出することが可能となる。
【００３３】
請求項７に記載の発明によれば、内燃機関の気筒燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサと、機関クランク角θを検出するクランク角検出手段と、を備え、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐと、クランク角θから定まる燃焼室容積Ｖとの積ＰＶの値を算出するとともに、前記ＰＶの値の最大値ＰＶｍａｘと、ＰＶの値が最大値ＰＶｍａｘになるクランク角θｐｖｍａｘとを検出し、更に、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角θから定まる燃焼室容積との積ＰＶｂａｓｅを算出し、前記ＰＶが最大値ＰＶｍａｘとなるクランク角θｐｖｍａｘにおけるＰＶｂａｓｅの値を用いて、ＰＶｍａｘとＰＶｂａｓｅとの差ΔＰＶを算出するとともに、算出したΔＰＶと前記θｐｖｍａｘとの値とを用いて予め定めた関係に基づいて機関排気中の窒素酸化物濃度を算出する内燃機関の排気状態検出装置。
【００３４】
すなわち、請求項７の発明ではＰＶｍａｘに代えてΔＰＶを用いて請求項５と同様な方法で排気ＮＯＸ濃度を算出する。
前述したように、ΔＰＶは燃焼室内で燃焼した燃料量、すなわち燃焼室内での熱発生量に対応しているため筒内最高温度とも強い相関を示す。
従って、ＰＶｍａｘに代えてΔＰＶとθｐｖｍａｘとを用いて請求項５の方法と同様な方法により機関排気ＮＯＸ濃度算出することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００３６】
図１は、本発明の燃料噴射装置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は内燃機関（本実施形態では＃１から＃４の４つの気筒を備えた４気筒４サイクルディーゼル機関が使用される）、１０ａから１０ｄは機関１の＃１から＃４の各気筒燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を示している。燃料噴射弁１０ａから１０ｄは、それぞれ燃料通路（高圧燃料配管）を介して共通の蓄圧室（コモンレール）３に接続されている。コモンレール３は、高圧燃料噴射ポンプ５から供給される加圧燃料を貯留し、貯留した高圧燃料を高圧燃料配管を介して各燃料噴射弁１０ａから１０ｄに分配する機能を有する。
【００３７】
図１に５０で示すのは、機関１の排気通路４０に配置された排気浄化触媒である。本実施形態では、排気浄化触媒５０として、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯＸを吸収、吸着またはその両方により吸蔵し、流入する排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になったときに吸蔵したＮＯＸを排気中のＣＯ等の還元成分やＨＣ等により還元浄化するＮＯＸ吸蔵還元触媒が使用されている。
【００３８】
図１に２０で示すのは、機関の制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知のマイクロコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ２０は、本実施形態では、燃料ポンプ５の吐出量を制御してコモンレール３圧力を機関運転条件に応じて定まる目標値に制御する燃料圧制御を行っている他、機関運転状態に応じて燃料噴射の噴射時期及び噴射量を制御する機関の基本制御を行うとともに、本実施形態では、後述する筒内圧センサ出力に基づいて求めたＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘ、ΔＰＶ等の燃焼圧特性値を用いて排気状態を推定する排気状態検出操作を行っている。
【００３９】
これらの制御を行なうために、本実施形態ではコモンレール３にはコモンレール内燃料圧力を検出する燃料圧センサ２７が設けられている他、機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍にはアクセル開度（運転者のアクセルペダル踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ２１が設けられている。
【００４０】
更に、本実施形態では機関１の吸気通路（図示せず）にはエアフローメータ３３が設けられており、機関の吸入空気量（重量流量）に対応した信号をＥＣＵ２０に出力している。
また、図１に２３で示すのは機関１のカム軸の回転位相を検出するカム角センサ、２５で示すのはクランク軸の回転位相を検出するクランク角センサである。カム角センサ２３は、機関１のカム軸近傍に配置され、クランク回転角度に換算して７２０度毎に基準パルスを出力する。また、クランク角センサ２５は、機関１のクランク軸近傍に配置され所定クランク回転角毎（例えば１５度毎）にクランク角パルスを発生する。
【００４１】
カム角センサ２３とクランク角センサ２５とのパルス信号はＥＣＵ２０に供給され、クランク軸回転位相角と機関回転数との算出に使用される。
また、図１に２９ａから２９ｄで示すのは、各気筒１０ａから１０ｄに配置され、気筒燃焼室内の圧力を検出する公知の形式の筒内圧センサである。筒内圧センサ２９ａから２９ｄで検出された各燃焼室内圧力は、ＡＤコンバータ３０を経てＥＣＵ２０に供給される。
【００４２】
ＥＣＵ２０は、筒内圧センサ２９ａから２９ｄで検出した気筒燃焼室内圧力に基づいて後述する燃焼圧特性値ＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘ、ΔＰＶを算出し、この燃焼圧特性値に基づいて排気温度、排気中の未燃燃料量、排気中のＮＯＸ濃度等を推定する排気状態検出操作を行い。推定した排気状態に基づいて排気浄化触媒５０の温度を推定する。
【００４３】
本実施形態では排気浄化触媒５０の上流側の排気通路には燃料添加弁５５が設けられている。燃料添加弁５５は図示しない低圧燃料ポンプから圧送される燃料を機関排気通路４０に噴射する燃料噴射弁である。燃料添加弁５５は、ＥＣＵ２０の出力ポートに接続され、例えば排気温度が低い運転状態等にＥＣＵ２０からの指令信号に応じて開弁し、所定量ＧＦａｄの燃料を排気通路４０に噴射するものである。燃料添加弁５５から噴射された燃料は燃焼せずに未燃ＨＣの形で排気とともに触媒５０に到達する。このため、触媒５０上で未燃燃料の燃焼が生じ触媒温度が上昇する。なお、排気通路４０上に燃料添加弁５５を設ける代わりに、燃料添加弁を機関１の各気筒吸気ポートに配置し、吸気ポートに燃料を噴射するようにしても良い。また、燃料添加弁５５を設ける代わりに各気筒の燃焼室内での燃焼が終了した後（例えば排気行程中）にそれぞれの気筒の筒内燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄから燃焼室内に燃料を噴射し、未燃のまま排気とともに燃焼室から排出するようにしても同様な触媒昇温効果を得ることができる。
【００４４】
以下、本実施形態における燃焼圧特性値に基づく排気状態と排気浄化触媒温度との推定の詳細について説明する。
本実施形態では、筒内圧センサ２９ａから２９ｄで検出した燃焼室内圧力に基づいて燃焼圧特性値ＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘ、ΔＰＶを算出し、これらを用いて機関の排気状態と触媒温度とを推定する。
図２は、本実施形態で使用する燃焼圧特性値（筒内圧センサ２９ａから２９ｄで検出した筒内圧に基づいて算出される特性値）であるＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘ、ΔＰＶの定義を示している。
【００４５】
図２横軸は、気筒の圧縮行程から膨張行程にかけてのクランク角（ＣＡ）を、縦軸は後述するＰＶ値を、それぞれ示している。横軸にＴＤＣで示すのは圧縮上死点である。
本実施形態におけるＰＶ値は、筒内圧センサ２９ａから２９ｄで検出した各クランク角における燃焼室内圧力と、そのクランク角における燃焼室容積（クランク角の関数として与えられる）Ｖとの積（ＰＶ＝Ｐ×Ｖ）として定義される。
【００４６】
図２の実線は、実際の燃焼時におけるＰＶ値の変化を示している。図２に示すように、ＰＶ値は燃焼開始とともに急激に増大し、最大値ＰＶｍａｘに到達した後急激に低下する。
ＰＶ値は圧力と体積との積であるため、気体の状態方程式ＰＶ＝ＧＲＴの関係（Ｇ：気体質量、Ｒ：ガス定数（Ｊ／Ｋｇ・°Ｋ）、Ｔ：温度（°Ｋ））より、ＰＶ値はそのクランク角における筒内温度Ｔｃｙｌに相当する値となる。
【００４７】
従って、ＰＶ値の最大値ＰＶｍａｘは、筒内の燃焼最高温度に相当する値となる。また、実験からＰＶが最大値ＰＶｍａｘとなるタイミング（図２、θｐｖｍａｘ）は筒内で噴射された燃料の燃焼が終了した時点（厳密には９０パーセントの燃料が燃焼した時点）に対応することが確認されている。このため、θｐｖｍａｘは筒内での燃焼終了時を表す指標として用いることができる。
【００４８】
また、図２において点線は、気筒内で燃焼が生じなかった場合のＰＶ値の変化（ＰＶｂａｓｅ）を表している。ＰＶｂａｓｅは、ピストンの上下動のみによる筒内の気体の圧縮と膨張とを表すため、上死点に対して対称な曲線となる。
本実施形態では、前述のＰＶ値の最大値ＰＶｍａｘと、θｐｖｍａｘにおけるＰＶｂａｓｅ値との差をΔＰＶとして定義している（図２参照）。
【００４９】
θｐｖｍａｘにおけるＰＶｂａｓｅの値は、吸気行程終了時における筒内圧と筒内容積とθｐｖｍａｘにおける筒内容積とを用いて容易に算出することができる。しかし、前述したように、ＰＶｂａｓｅ曲線は圧縮上死点に対して対称になる。また、実際には燃焼が生じる前の圧縮行程ではＰＶ値とＰＶｂａｓｅ値とは同一となる。このため、本実施形態では、θｐｖｍａｘを求め、上死点に対してθｐｖｍａｘと対称となる圧縮行程の点（図２にθｐｖｍａｘ′で示す）におけるＰＶ値を使用してΔＰＶを算出する。すなわち、本実施形態では実際にはθｐｖｍａｘ′におけるＰＶ値をθｐｖｍａｘにおけるＰＶｂａｓｅ値として使用することにより、簡易にΔＰＶの値を算出している。
【００５０】
次に、燃焼圧特性値ＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘ及びΔＰＶを用いた排気状態の検出（推定）方法について説明する。
（１）排気温度推定
前述したように、燃焼圧特性値ＰＶｍａｘは燃焼時の筒内最高温度に対応している。このため、他の条件が同一であるとすれば排気温度はＰＶｍａｘの値が大きいほど高くなる。
【００５１】
しかし、ＰＶｍａｘは燃焼最高温度（燃焼終了時期付近での温度）であるため、実際にはＰＶｍａｘの値が同じであっても、燃焼ガスがこの最高温度に到達した後、排気弁から排出されるまでの期間が長いほど燃焼ガスがピストンに対してする仕事が大きくなり、気筒から排出される排気ガスの温度は低くなる。
従って、排気ガス温度は筒内最高温度ＰＶｍａｘと、ＰＶｍａｘが発生する時期θｐｖｍａｘとに応じて変化することになる。すなわち、排気ガス温度ＴｅｘはＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの関数として表すことができる。
【００５２】
実際に、排気温度ＴｅｘはＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとに正確に対応することが実験により確認されている。図３はＴｅｘとＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘの一般的な関係を示すグラフである。図３に示すように、θｐｖｍａｘを一定に維持しながらＰＶｍａｘを変化させると、排気温度Ｔｅｘは、例えば図３の断面Ａ−Ｏ−Ａ上で変化し、図４に示すようにＰＶｍａｘが高くなるにつれて排気温度Ｔｅｘも上昇する。
【００５３】
また、同様にＰＶｍａｘを一定に維持してθｐｖｍａｘを変化させると、排気温度は、例えば図３の断面Ｂ−Ｏ−Ｂ上で変化し、図５に示すように、θｐｖｍａｘが圧縮上死点ＴＤＣにあるときに最小となる。
図５において、θｐｖｍａｘが圧縮上死点ＴＤＣより遅く（ＡＴＤＣ側に）なるにつれて排気温度が上昇するのは、燃焼が完了した時点から排気弁が開弁するまでの時間がθｐｖｍａｘが遅くなるにつれて短くなり、燃焼ガスがピストンに与える仕事量が少なくなるためである。
【００５４】
また、図５において、ｐｖｍａｘが圧縮上死点ＴＤＣより早く生じる場合には、θｐｖｍａｘが早まる（ＢＴＤＣ側になる）ほど排気温度が上昇しているが、これは圧縮行程中に燃焼が終了してしまう場合であるため燃焼エネルギーを外部仕事として取り出すことができず、燃焼終了時期（θｐｖｍａｘ）が早まるほど燃焼ガスのエネルギーのうち有効にピストン仕事として外部に取り出すことができるエネルギーの量が減少するためである。
【００５５】
本実施形態では、予め機関を種々の運転条件で運転し排気ガス温度ＴｅｘとＰＶｍａｘ及びθｐｖｍａｘの値を計測することにより図３に示した関係を求め、排気温度ＴｅｘをＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとを引数とした２次元数値マップの形にして、機関１のＥＣＵ２０のＲＯＭに格納している。そして、ＥＣＵ２０は機関運転中に筒内圧センサ２９ａから２９ｄの出力と、クランク角センサ２５出力とに基づいてＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘの値を算出し、このＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの値を用いて上記した排気温度の数値マップから現在の排気温度を算出する。
【００５６】
上記により算出した排気温度Ｔｅｘは、筒内燃焼最高温度（ＰＶｍａｘ）とその発生時期（θｐｖｍａｘ）とから直接求めた値であるため、気圧、ＥＧＲガス量等の運転条件による補正を一切必要としない。また、ＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘは機関運転中に簡易な計算で算出することができる。このため、ＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとを用いて予め定めた関係に基づいて排気温度Ｔｅｘを算出することにより、ＥＣＵ２０の演算負荷を増大させることなく簡易かつ正確に機関の排気温度を検出（推定）することが可能となる。
【００５７】
（２）排気中の未燃ＨＣ量推定
本実施形態では、前述のΔＰＶの値に基づいて排気中に含まれる未燃ＨＣ（炭化水素）量を推定する。
気筒内での燃焼完了後の排気中に含まれる未燃ＨＣ量は、燃焼室に供給された燃料のうち燃焼しないで排気とともに排出される未燃燃料量に相当する。従って、燃焼完了後に排気に燃料が供給されないとすれば、排気中の未燃ＨＣ量は気筒内に供給された燃料の量（燃料噴射量）から気筒内で燃焼した燃料量を差し引いた値となる。
【００５８】
ところで、ΔＰＶの値は、燃焼時の筒内温度最高値（ＰＶｍａｘ）と燃焼が全く生じなかったと仮定した時の筒内温度（ＰＶｂａｓｅ）との差であるので、ΔＰＶの値は燃焼により筒内に生じたエネルギー、すなわち燃焼室内の燃焼に寄与した（燃焼した）燃料の量に比例する。
本実施形態では、上記に着目し、燃焼室内で燃焼した燃料の量ＧＦｂｕｒｎｔを、ＧＦｂｕｒｎｔ＝Ｋ１×ΔＰＶとして算出する（Ｋ１は、ＰＶ値と燃料量との換算係数）。
【００５９】
一方、燃焼室で燃焼せずに排気とともに気筒外に排出される燃料量（未燃燃料量）ＧＦｕｎｂｕｒｎｔは、気筒内に供給される燃料量（燃料噴射量）ＧＦから気筒内で燃焼した燃料量ＧＦｂｕｒｎｔを差し引いた量であるため、気筒内に供給された燃料量のうち未燃燃料として排気とともに排出される燃料量ＧＦｕｎｂｕｒｎｔは、
2004232487.tif 000003
として算出される。
【００６０】
なお、本実施形態では燃料噴射量ＧＦはＥＣＵ２０により、機関回転数ＮＥとアクセル開度ＡＣＣＰとの関数として算出される。
（３）触媒温度の推定
排気浄化触媒５０の温度は、上記により算出した未燃ＨＣ量ＧＦｕｎｂｕｒｎｔと排気温度Ｔｅｘとともに、吸入空気量ＧＡ、燃料噴射量ＧＦ及び添加燃料量ＧＦａｄを用いて算出される。
【００６１】
ここで、添加燃料量ＧＦａｄは、例えば触媒５０上で未燃燃料を燃焼させて触媒温度を上昇させるために、燃料添加弁５５から排気通路４０に燃料を噴射する場合や、気筒内での燃焼終了後（例えば排気行程中）に燃料噴射弁から燃料噴射を行う場合等のように、排気に添加され未燃状態で触媒５０に到達する燃料の合計量である。
【００６２】
吸入空気量ＧＡは、機関の吸気通路に配置されたエアフローメータ３３により検出される。
Ｔｅｘ、ＧＦｕｎｂｕｒｎｔ、ＧＦａｄ、ＧＡ、ＧＦ等の排気性状から触媒温度を算出する方法は種々の方法があり、本実施形態ではいずれの方法をも使用することができるが、以下に触媒温度Ｔｃａｔの算出方法の一例を説明する。
【００６３】
今、触媒温度をＴｃａｔ、排気温度をＴｅｘとすると、単位時間当たりに排気から触媒に与えられる熱量ΔＱ１は、排気温度と触媒温度との差、及び排気流量に比例する。
すなわち、ΔＱ１＝Ｋ２×（Ｔｅｘ−Ｔｃａｔ）×（ＧＡ＋ＧＦ）…（Ａ）
ここで、（ＧＡ＋ＧＦ）は排気流量に相当する。また、Ｋ２は熱伝達を表す係数であり、排気流量（流速）の関数となる。
【００６４】
また、排気中に含まれる未燃ＨＣが触媒５０上で燃焼することにより触媒に与えられる熱量ΔＱ２は、
ΔＱ２＝Ｋ３×（ＧＦｕｎｂｕｒｎｔ＋ＧＦａｄ）…（Ｂ）
で表される。ここで、Ｋ３は換算係数、（ＧＦｕｎｂｕｒｎｔ＋ＧＦａｄ）は、触媒に到達する排気中の未燃燃料量の合計量である。
【００６５】
従って、単位時間当たりに触媒に与えられる熱量の合計ΔＱは、
ΔＱ＝ΔＱ１＋ΔＱ２…（Ｃ）
となる。
触媒温度Ｔｃａｔの単位時間当たりの変化量ΔＴｃａｔは単位時間当たりに触媒に与えられる熱量ΔＱに比例するため、ΔＴｃａｔは、
ΔＴｃａｔ  ＝  Ｋ４×ΔＱ…（Ｄ）
となる。
【００６６】
本実施形態では、ＥＣＵ２０は一定時間毎に（例えばクランク角１８０°ＣＡ毎に）触媒温度Ｔｃａｔを算出する。触媒温度算出時、ＥＣＵ２０はまず、Ｔｅｘ、ＧＦｕｎｂｕｒｎｔを上述した方法で算出するとともに、ＧＡ、ＧＦ、ＧＦａｄを求める。Ｔｅｘ、ＧＦｕｎｂｕｒｎｔ、ＧＦ、ＧＡ等の値は気筒毎に上記の方法を用いて算出し、全気筒の平均値を使用するようにしてもよい。
【００６７】
そして、上記により算出した排気温度Ｔｅｘと、前回算出した触媒温度Ｔｃａｔ（ｉ−１）とを用いて上述の（Ａ）〜（Ｄ）の計算を行い、単位時間（この場合は触媒温度算出操作の実行間隔）当たりの触媒温度変化ΔＴｃａｔを算出する。
そして、現在の触媒温度Ｔｃａｔは、ΔＴｃａｔを用いて、
Ｔｃａｔ  ＝  Ｔｃａｔ（ｉ−１）  ＋  ΔＴｃａｔ…（Ｅ）
として算出される。
【００６８】
ここで、Ｔｃａｔ（ｉ−１）は前回の算出操作で算出された触媒温度である。本実施形態では、触媒温度の初期値（Ｔｃａｔ（ｉ−１））を適宜な値（例えば大気温度、または適宜な一定値）に設定し、機関始動時から上記（Ａ）〜（Ｄ）及び（Ｅ）の計算を繰り返すことにより、現在の触媒温度を正確に推定することを可能としている。
【００６９】
図６は、上記（１）から（３）を用いた触媒温度推定操作を示すフローチャートである。
図６の操作は、ＥＣＵ２０により一定間隔毎（例えばクランク角１８０度毎）に実行されるルーチンとして行われる。
図６の操作では、まずステップ６０１で機関吸入空気量ＧＡがエアフローメータ３３から読み込まれる。また、別途ＥＣＵ２０により実行される燃料噴射量演算操作と添加燃料演算操作とでそれぞれ算出された燃料噴射量ＧＦと添加燃料量ＧＦａｄとともに、燃焼圧特性値ＰＶｍａｘ、ΔＰＶ、θｐｖｍａｘの値が読み込まれる。
【００７０】
本実施形態ではＥＣＵ２０は別途実行される図示しない燃焼圧特性値算出操作により、各クランク角毎に各気筒の筒内圧センサ２９ａから２９ｄで検出した筒内圧力Ｐと、クランク角θから定まる各気筒の筒内容積Ｖとの積ＰＶを算出するとともに、各気筒の１行程サイクル中のＰＶの最大値ＰＶｍａｘと、ＰＶｍａｘが生じるクランク角θｐｖｍａｘを算出し、更にθｐｖｍａｘからＰＶｂａｓｅを算出して、ΔＰＶを計算している。ステップ６０１では、上記燃焼圧特性値算出操作で算出されたＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘ、ΔＰＶの値が読み込まれる。
【００７１】
次にステップ６０３では、ステップ６０１で読み込んだＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの値に基づいてＥＣＵ２０のＲＯＭに格納した２次元数値マップ（図３）を用いて排気温度Ｔｅｘが算出される。
そして、ステップ６０５では、ΔＰＶの値に基づいて燃焼室内で燃焼した燃料量ＧＦｂｕｒｎｔが算出され、ステップ６０７では排気中の未燃燃料量ＧＦｕｎｂｕｒｎｔが算出される。
そして、ステップ６０９では前述の（Ａ）〜（Ｅ）の計算式により触媒温度Ｔｃａｔが算出される。
【００７２】
（４）排気中のＮＯＸ濃度の推定
本実施形態では、排気温度Ｔｅｘ算出と同様に、ＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとを用いて排気中のＮＯＸ濃度を算出する。
燃焼によるＮＯＸの発生量は、燃焼室での燃焼温度が高いほど、そして燃焼温度が高い状態の持続時間が長いほど多くなる。このため、排気中のＮＯＸ濃度も燃焼温度が高いほど、そして高温の持続時間が長いほど高くなる。
【００７３】
前述したように、ＰＶｍａｘは筒内燃焼最高温度を表している。このため、他の条件が同一であれば、排気中のＮＯＸ濃度はＰＶｍａｘの値が大きいほど高くなる。
また、θｐｖｍａｘは燃焼温度が最高になった時期と密接な相関がある。このため、θｐｖｍａｘが早くなるほど筒内燃焼温度は早い時期に最高温度に到達するため、筒内が高温状態に維持される時間が長くなる。すなわち、他の条件が同一であれば、排気中のＮＯＸ濃度はθｐｖｍａｘが早いほど（すなわちクランク角が小さいほど）高くなる。
【００７４】
従って、排気中のＮＯＸ濃度ＲＮＯｘは筒内燃焼最高温度ＰＶｍａｘと、ＰＶｍａｘが発生する時期θｐｖｍａｘとに応じて変化することになる。すなわち、排気ＮＯＸ濃度ＲＮＯＸはＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの関数として表すことができる。
実際に、排気ＮＯＸ濃度ＲＮＯＸがＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとに正確に対応することは実験的にも確認されている。図７はＲＮＯＸとＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘの一般的な関係を示すグラフである。図７に示すように、θｐｖｍａｘを一定に維持しながらＰＶｍａｘを変化させると、ＮＯＸ濃度ＲＮＯＸは、例えば図７の断面Ａ−Ｏ−Ａ上で変化し、図８に示すようにＰＶｍａｘが高くなるにつれてＮＯＸ濃度ＲＮＯＸも増大する。
【００７５】
また、同様にＰＶｍａｘを一定に維持してθｐｖｍａｘを変化させると、ＮＯＸ濃度ＲＮＯＸは、例えば図７の断面Ｂ−Ｏ−Ｂ上で変化し、図９に示すように、θｐｖｍａｘが小さくなるほど（進角するほど）増大する（なお、図８、図９の縦軸（ＲＮＯＸ）は対数目盛で表してある）。
本実施形態では、予め機関を種々の運転条件で運転しＮＯＸ濃度ＲＮＯＸとＰＶｍａｘ及びθｐｖｍａｘの値を計測することにより図７に示した関係を求め、ＮＯＸ濃度ＲＮＯＸをＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとを引数とした２次元数値マップの形にして、機関１のＥＣＵ２０のＲＯＭに格納している。そして、ＥＣＵ２０は機関運転中に筒内圧センサ２９ａから２９ｄの出力と、クランク角センサ２５出力とに基づいてＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘの値を算出し、このＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘとの値を用いて上記したＮＯＸ濃度の数値マップから現在の排気ＮＯＸ濃度を算出する。
【００７６】
以上、燃焼圧特性値ＰＶｍａｘ、ΔＰＶ、θｐｖｍａｘに基づいて排気ＮＯＸ濃度ＲＮＯＸと触媒温度Ｔｃａｔとの算出操作の一例を説明したが、このように排気ＮＯＸ濃度ＲＮＯＸと触媒温度Ｔｃａｔとを機関運転中に求めることにより、効率的な排気浄化が可能となる。
例えば、本実施形態では排気浄化触媒５０として、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯＸを吸収、吸着またはその両方により吸蔵し、流入する排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になったときに吸蔵したＮＯＸを排気中のＣＯ等の還元成分やＨＣ等により還元浄化するＮＯＸ吸蔵還元触媒が使用されている。
【００７７】
ＮＯＸ吸蔵還元触媒は、吸蔵したＮＯＸ量が増大するとＮＯＸの吸蔵能力が低下し、排気中のＮＯＸを吸蔵できなくなるため常にＮＯＸ吸蔵還元触媒のＮＯＸ吸蔵量を監視し、ＮＯＸ吸蔵量が予め定めた判定値に到達する毎にＮＯＸ吸蔵還元触媒に短時間リッチ空燃比の排気を供給し、触媒に吸蔵されたＮＯＸを脱離させ還元浄化する必要がある。
【００７８】
通常、ＮＯＸ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯＸの量は、単位時間当たりにＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入するＮＯＸ量を積算することにより算出されるが、触媒に吸蔵されたＮＯＸ量を正確に算出するためには排気中のＮＯＸ量を正確に知る必要がある。
本実施形態では、燃焼圧特性値ＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘを用いることにより正確に排気中のＮＯＸ濃度ＲＮＯＸを算出することができる。このため、単位時間当たりにＮＯＸ吸蔵還元触媒中に流入するＮＯＸの量、すなわち単位時間当たりにＮＯＸ吸蔵還元触媒に吸蔵されるＮＯＸの量はＲＮＯＸ×（ＧＡ＋ＧＦ）として容易に算出することができ、ＮＯＸ吸蔵還元触媒のＮＯＸ吸蔵量を常に正確に把握することが可能となる。これにより、ＮＯＸ吸蔵還元触媒からのＮＯＸの脱離と還元浄化とを適切なタイミングで行うことが可能となる。
【００７９】
また、ＮＯＸ吸蔵還元触媒がＮＯＸの吸蔵及び還元浄化を効率的に行うためには、触媒温度が特定の範囲（温度ウィンドウ）内にあることが必要となる。この範囲は、触媒の種類により異なるが、比較的狭い温度範囲となる場合がある。一方、機関排気温度等は運転状態により大きく変化するため、ＮＯＸ吸蔵還元触媒を用いて効率的に排気浄化を行うためには、常に触媒温度を監視し、触媒温度が上記温度範囲に入るように機関の運転状態を制御する必要がある。
【００８０】
本実施形態では、燃焼圧特性値ＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘ、ΔＰＶを用いることにより正確にＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度を推定することができるため、ＮＯＸ吸蔵還元触媒を適切な温度範囲に維持するように機関を制御することが可能となる。
なお、上述した（１）排気温度推定と（４）排気中のＮＯＸ濃度推定においては、燃焼圧特性値としてＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘを用いて排気温度ＴｅｘとＮＯＸ濃度ＲＮＯｘを算出している。
【００８１】
しかし、ΔＰＶも気筒内で燃焼した燃料量、すなわち気筒内に与えられた熱量を表しているため、ＰＶｍａｘに代えてΔＰＶを用いて同様な手法により排気音頭と排気ＮＯＸ濃度とを求めることも可能である。
図１０から図１２は、実測値に基づく排気温度ＴｅｘとΔＰＶ及びθｐｖｍａｘとの関係を示す、それぞれＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘを用いた場合の図３から図５に相当する図である。
【００８２】
図１０から図１２は、図３から図５とそれぞれほぼ同様になり、ＰＶｍａｘの代わりにΔＰＶを用いた場合にも、上記（１）で説明したと全く同様な手法で排気温度Ｔｅｘを算出することが可能であることが判る。
また、図１３から図１５は、実測値に基づく排気ＮＯＸ濃度ＲＮＯｘとΔＰＶ及びθｐｖｍａｘとの関係を示す図であり、ＰＶｍａｘとθｐｖｍａｘを用いた場合の図７から図９に相当している。
【００８３】
この場合も、図１３から図１５は、図７から図９とそれぞれほぼ同様となり、ΔＰＶとθｐｖｍａｘとを用いて、上記（４）で説明したと全く同様な手法で排気ＮＯＸ濃度を算出することが可能となる。
【００８４】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、筒内圧センサで検出した筒内圧力を用いて算出するＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘ、ΔＰＶ等の燃焼圧特性値に基づいて、排気温度、排気中の未燃ＨＣ量、ＮＯＸ濃度、などのいずれか一つ以上を正確に算出することができるため、これらの値に基づいて効率的に排気浄化触媒による排気浄化を行うことが可能となる。
【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実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態で使用する燃焼圧特性値ＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘ及びΔＰＶの定義を説明する図である。
【図３】排気温度ＴｅｘとＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘとの関係を示す図である。
【図４】排気温度ＴｅｘとＰＶｍａｘとの関係を示す図である。
【図５】排気温度Ｔｅｘとθｐｖｍａｘとの関係を示す図である。
【図６】触媒温度の推定操作の一例を示すフローチャートである。
【図７】排気ＮＯＸ濃度ＲＮＯｘとＰＶｍａｘ、θｐｖｍａｘとの関係を示す図である。
【図８】排気ＮＯＸ濃度ＲＮＯｘとＰＶｍａｘとの関係を示す図である。
【図９】排気ＮＯＸ濃度ＲＮＯｘとθｐｖｍａｘとの関係を示す図である。
【図１０】排気温度ＴｅｘとΔＰＶ、θｐｖｍａｘとの関係を示す図である。
【図１１】排気温度ＴｅｘとΔＰＶとの関係を示す図である。
【図１２】排気温度Ｔｅｘとθｐｖｍａｘとの関係を示す図である。
【図１３】排気ＮＯＸ濃度ＲＮＯｘとΔＰＶ、θｐｖｍａｘとの関係を示す図である。
【図１４】排気ＮＯＸ濃度ＲＮＯｘとΔＰＶとの関係を示す図である。
【図１５】排気ＮＯＸ濃度ＲＮＯｘとθｐｖｍａｘとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１…ディーゼル機関
１０ａ〜１０ｄ…筒内燃料噴射弁
２０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１…アクセル開度センサ
２５…クランク角センサ
２９ａ〜２９ｄ…筒内圧センサ
５０…排気浄化用触媒
【図１】
2004232487.tif 000004
【図２】
2004232487.tif 000005
【図３】
2004232487.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004232487.tif 000012
【図１０】
2004232487.tif 000013
【図１１】
2004232487.tif 000014
【図１２】
2004232487.tif 000015
【図１３】
2004232487.tif 000016
【図１４】
2004232487.tif 000017
【図１５】
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