(57)【要約】【課題】大量ＥＧＲの実施によるリッチスパイクにおいて、黒煙の発生を抑えることができるＮＯｘパージ制御装置を提供する。【解決手段】不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用してＮＯｘ吸蔵触媒（２２）に吸蔵したＮＯｘを放出還元させるとき、燃料供給手段（１６）による燃料の噴射時期又は噴射圧力を制御するＮＯｘパージ制御手段（３８）は、リーン運転からリッチ運転に切り換えるとき、噴射時期を徐々に進角させる又は噴射圧力を徐々に増加させる操作、或いは、リッチ運転からリーン運転に切り換えるとき、噴射時期を徐々に遅角させる又は噴射圧力を徐々に減少させる操作のうち、少なくともいずれかの操作を行うよう構成される。【選択図】      図３
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【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、
前記気筒内に燃料を噴射する燃料供給手段と、
前記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、
不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用して前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵したＮＯｘを放出還元させるとき、前記燃料供給手段による燃料の噴射時期又は噴射圧力を制御するＮＯｘパージ制御手段とを備え、
該ＮＯｘパージ制御手段は、前記リーン運転から前記リッチ運転に切り換えるとき、前記噴射時期を徐々に進角させる又は前記噴射圧力を徐々に増加させる操作、或いは、前記リッチ運転から前記リーン運転に切り換えるとき、前記噴射時期を徐々に遅角させる又は前記噴射圧力を徐々に減少させる操作のうち、少なくともいずれかの操作を行うことを特徴とするＮＯｘパージ制御装置。
【請求項２】
内燃機関の気筒に連通する排気通路と、
前記気筒内に燃料を噴射する燃料供給手段と、
前記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、
不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用して前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵したＮＯｘを放出還元させるとき、前記燃料供給手段による燃料の噴射時期又は噴射圧力を制御するＮＯｘパージ制御手段とを備え、
該ＮＯｘパージ制御手段は、前記リーン運転から前記リッチ運転に切り換えるとき、前記噴射時期を進角させるタイミング又は前記噴射圧力を増加させるタイミングに遅れ期間を設定する操作、或いは、前記リッチ運転から前記リーン運転に切り換えるとき、前記噴射時期を遅角させるタイミング又は前記噴射圧力を減少させるタイミングに遅れ期間を設定する操作のうち、少なくともいずれかの操作を行うことを特徴とするＮＯｘパージ制御装置。
【請求項３】
内燃機関の気筒に連通する排気通路と、
前記気筒内に燃料を噴射する燃料供給手段と、
前記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、
不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用して前記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵したＮＯｘを放出還元させるとき、前記燃料供給手段による燃料の噴射時期又は噴射圧力を制御するＮＯｘパージ制御手段とを備え、
該ＮＯｘパージ制御手段は、前記リーン運転から前記リッチ運転に切り換えるとき、前記噴射時期を徐々に進角させる又は前記噴射圧力を徐々に増大させる操作及び前記噴射時期を進角させるタイミング又は前記噴射圧力を増加させるタイミングに遅れ期間を設定する操作、或いは、前記リッチ運転から前記リーン運転に切り換えるとき、前記噴射時期を徐々に遅角させる又は前記噴射圧力を徐々に減少させる操作及び前記噴射時期を遅角させるタイミング又は前記噴射圧力を減少させるタイミングに遅れ期間を設定する操作のうち、少なくともいずれかの操作を行うことを特徴とするＮＯｘパージ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＯｘパージ制御装置に係り、詳しくは、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されるＮＯｘの放出還元（ＮＯｘパージ）を大量ＥＧＲの実施で行う内燃機関に適用されるＮＯｘパージ制御装置に関する。
【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）において排気中の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。
【０００３】
そして、内燃機関では、ＮＯｘ吸蔵量の増加に伴うＮＯｘ吸蔵触媒の性能低下を抑制させるべく、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（λ）が低い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。
【０００４】
ここで、前記リッチスパイクは、排ガス再循環（ＥＧＲ）バルブや吸気スロットルを用いて大量ＥＧＲを実施し、不完全燃焼による一酸化炭素（ＣＯ）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、或いは、ＨＣをＮＯｘ吸蔵触媒に直接に供給する筒外リッチによって実施されることがある。そして、上記の如きＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘパージにて黒煙の発生を抑制させる排ガス浄化方法の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
当該方法では、ポスト噴射による筒内リッチでリッチスパイクを行っており、これにより、主噴射による黒煙の発生を抑制させる。
また、ＮＯｘパージの技術に関しては、各種の提案がなされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３１７３９６号公報（段落番号０００７〜００１４、図２等）
【特許文献２】
特許第３２４６２０６号公報（段落番号０００３〜００１３、図１１等）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特許文献１に記載された従来の技術では、ポスト噴射が主噴射に対して追加された燃料噴射であることから、燃費悪化に直結してしまうとの問題が生ずる。
そこで、不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用してリッチスパイクを行うことが考えられるが、この場合には、黒煙の発生を抑制させる何等かの措置が必要になる。
【０００８】
つまり、単に大量ＥＧＲを実施して空気過剰率λを低λ側に移行させると、気筒内の燃焼状態が悪化する、換言すれば、黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過することになり、黒煙の発生を抑制できないからである。
図５は、従来のリッチ運転とリーン運転との切り換えに関するタイミングチャートである。
【０００９】
図示のように、ＮＯｘパージの開始では、まず、リーン運転からリッチ運転への切り換え指示信号に従って、ＥＧＲバルブを開弁させ、吸気スロットルを閉弁させてＥＧＲガスを気筒内に大量に供給させる。そして、燃料供給系のパラメータ（例えば燃料の噴射時期）を上記切り換え指示信号と同時、かつ、ステップ的に進角側に切り換えると、空気過剰率λは、次第に１．０の値に近付く一方で、この１．０の値を一旦超えた後に１．０の値に収束することが分かる。
【００１０】
また、ＮＯｘパージの終了では、リッチ運転からリーン運転への切り換え指示信号に従って、ＥＧＲバルブを閉弁させ、吸気スロットルを開弁させて吸気を気筒に供給させる。そして、燃料供給系のパラメータ（例えば燃料の噴射時期）を上記切り換え指示信号と同時、かつ、ステップ的に遅角側に切り換えると、空気過剰率λは、この指示信号から遅れてリーン側の設定値に収束することが分かる。
【００１１】
そして、リーン運転からリッチ運転に切り換えるとき及びリッチ運転からリーン運転に切り換えるときには、黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過することになり、いずれの切り換え時にも多量の黒煙が外部に放出されてしまうとの問題が生ずる。
すなわち、大量ＥＧＲを実施し、不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用してリッチスパイクを行う場合には、例え前記特許文献２に記載された従来の技術の如くの点火時期を制御しても、トルクショックの低減は図られるものの、黒煙の発生を抑えることができない。
【００１２】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、大量ＥＧＲの実施によるリッチスパイクにおいて、黒煙の発生を抑えることができるＮＯｘパージ制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【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ＮＯｘパージ制御装置は、内燃機関の気筒に連通する排気通路と、気筒内に燃料を噴射する燃料供給手段と、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、不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用してＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵したＮＯｘを放出還元させるとき、燃料供給手段による燃料の噴射時期又は噴射圧力を制御するＮＯｘパージ制御手段とを備え、ＮＯｘパージ制御手段は、リーン運転からリッチ運転に切り換えるとき、噴射時期を徐々に進角させる又は噴射圧力を徐々に増加させる操作、或いは、リッチ運転からリーン運転に切り換えるとき、噴射時期を徐々に遅角させる又は噴射圧力を徐々に減少させる操作のうち、少なくともいずれかの操作を行うことを特徴としている。
【００１４】
従って、請求項１記載のＮＯｘパージ制御装置によれば、ＮＯｘパージ制御手段が、リーン運転とリッチ運転との切り換え時における燃料供給手段に対し、噴射時期又は噴射圧力を徐々に変化させ、すなわち、時間当たりの変化量に所定の制限を設け、噴射時期又は噴射圧力のステップ的な信号による急激な変化を避け、空気過剰率λの低下に見合った噴射時期又は噴射圧力の傾きを設定しているので、黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過せず、上記切り換え時の黒煙の発生が抑制される。
【００１５】
また、ポスト噴射を行うことなく黒煙の発生を抑えているので、従来の技術に比して燃費悪化が防止される。さらに、現有の構成にて特別に難しい制御を実施しないことから、内燃機関の信頼性の向上が図られる。
また、請求項２記載の発明では、内燃機関の気筒に連通する排気通路と、気筒内に燃料を噴射する燃料供給手段と、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、不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用してＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵したＮＯｘを放出還元させるとき、燃料供給手段による燃料の噴射時期又は噴射圧力を制御するＮＯｘパージ制御手段とを備え、ＮＯｘパージ制御手段は、リーン運転からリッチ運転に切り換えるとき、噴射時期を進角させるタイミング又は噴射圧力を増加させるタイミングに遅れ期間を設定する操作、或いは、リッチ運転からリーン運転に切り換えるとき、噴射時期を遅角させるタイミング又は噴射圧力を減少させるタイミングに遅れ期間を設定する操作のうち、少なくともいずれかの操作を行うことを特徴としている。
【００１６】
このように、請求項２記載のＮＯｘパージ制御装置によれば、吸気及び排気の流れがリッチ運転とリーン運転との切り換え時に直ちに追従しないことに鑑み、ＮＯｘパージ制御手段が、上記切り換え時点から所定の遅れ期間を経た後に燃料供給手段の制御を開始させていることから、空気過剰率λによる目標値への収束が容易になり、黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過せず、上記切り換え時の黒煙の発生が抑制される。
【００１７】
また、ポスト噴射を行うことなく黒煙の発生を抑えているので、従来の技術に比して燃費悪化も防止される。さらに、現有の構成にて特別に難しい制御を実施しないことから、内燃機関の信頼性の向上も図られる。
さらに、請求項３記載の発明では、内燃機関の気筒に連通する排気通路と、気筒内に燃料を噴射する燃料供給手段と、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、不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用してＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵したＮＯｘを放出還元させるとき、燃料供給手段による燃料の噴射時期又は噴射圧力を制御するＮＯｘパージ制御手段とを備え、ＮＯｘパージ制御手段は、リーン運転からリッチ運転に切り換えるとき、噴射時期を徐々に進角させる又は噴射圧力を徐々に増大させる操作及び噴射時期を進角させるタイミング又は噴射圧力を増加させるタイミングに遅れ期間を設定する操作、或いは、リッチ運転からリーン運転に切り換えるとき、噴射時期を徐々に遅角させる又は噴射圧力を徐々に減少させる操作及び噴射時期を遅角させるタイミング又は噴射圧力を減少させるタイミングに遅れ期間を設定する操作のうち、少なくともいずれかの操作を行うことを特徴としている。
【００１８】
このように、時間当たりの変化量の制限と所定の遅れ期間とを合わせて行えば、黒煙が多量に発生する燃焼条件の通過を確実に避けることができ、上記切り換え時の黒煙の発生がより一層確実に抑制される。
【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を参照すると、本発明の第一実施形態に係るＮＯｘパージ制御装置が適用されるディーゼル機関（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が示されており、以下、図１に基づき本発明に係るＮＯｘパージ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の各気筒２には、燃料噴射装置を有した燃料供給系（燃料供給手段）１６と、吸気弁６の開弁により燃焼室４に新気（吸入空気）を導入させる吸気通路８と、排気弁１８の開弁により燃焼室４からの排ガスを導出させる排気通路２０とが接続されている。
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（図示せず）が接続されている。また、吸気通路８には、吸気スロットル１０が配設され、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、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。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の放出還元（ＮＯｘパージ）を行うものであり、このＮＯｘ吸蔵触媒は公知の構成である。
【００２２】
また、排気通路２０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の吸気スロットル１０の配設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、また、吸気スロットル１０によって吸気通路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ガス量が調整される。
【００２３】
エアクリーナからの新気は、過給機１４を介して吸気通路８に入ってインタークーラ１２に達し、吸気スロットル１０で調整された後、各気筒２の燃焼室４内に導かれる。そして、燃料供給系１６から供給される燃料の燃焼により、クランク軸３４及びフライホイール３５を作動させる。燃焼が終了すると、排ガスは排気通路２０に排出され、ＮＯｘ吸蔵触媒２２に送られる。
【００２４】
排気通路２０において、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の下流側の適宜位置には、出力電圧に基づきＮＯｘ濃度、すなわちＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ３０が配設されており、ＥＣＵ３６に電気的に接続されている。
ＥＣＵ３６の入力側には、上述のＮＯｘセンサ３０の他、クランク角センサ３２等のエンジン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ている。これに対してＥＣＵ３６の出力側には、上述の燃料供給系１６、吸気スロットル１０並びに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。
【００２５】
そして、ＥＣＵ３６は、酸化雰囲気にて排気中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵触媒２２に吸蔵する一方、定期的にリッチ運転を行わせる。すなわち、エンジン１に対して定期的に低λ状態とし、吸蔵したＮＯｘを還元雰囲気で放出還元させてＮＯｘ吸蔵触媒２２の再生を図っている。本実施形態におけるリッチ運転としては、大量ＥＧＲを実施し、ＥＧＲバルブ２８及び吸気スロットル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運転の条件を作り、この条件が成立すればＮＯｘパージを行う。
【００２６】
ここで、ＥＣＵ３６には、上記筒内リッチによってＮＯｘパージを行うとき、燃料供給系１６による燃料の噴射時期を制御するＮＯｘパージ制御部（ＮＯｘパージ制御手段）３８を備えている。本実施形態のＮＯｘパージ制御部３８は、リーン運転からリッチ運転に切り換えるとき、燃料供給系パラメータの一例として、噴射時期を徐々に進角させる操作を行い、リッチ運転からリーン運転に切り換えるとき、噴射時期を徐々に遅角させる操作を行っている。
【００２７】
図２は、上記ＮＯｘパージ制御装置等における燃料供給系パラメータ（噴射時期）と黒煙発生との関係を示す図である。
まず、同図中のＡ〜Ｄ点によって閉じられた一つの領域は、噴射時期を同一に設定した場合にて、吸気スロットル１０を閉弁させてＥＧＲバルブ２８を開弁させたとき、空気過剰率λの変化に伴う黒煙の発生状況を示している。
【００２８】
リーン運転からリッチ運転に切り換えられた時点が図中Ａの位置であるとする。この時点では黒煙は発生していない。その後、空気過剰率λがリッチ側に移行するに伴ってＡ点はＢ点に移動し、黒煙が僅かながらも発生する。次いで、空気過剰率λがさらにリッチ側に移行するに伴ってＣ点に移動し、黒煙が多量に発生してしまう。そして、空気過剰率λが目標とするリッチ側に達すればＤ点に移動し、黒煙は発生しなくなることが分かる。
【００２９】
つまり、同一の噴射時期を維持させたまま空気過剰率λを単に低λ側に移行させると、黒煙が多量に発生する燃焼条件（黒煙発生のピーク点（Ｃ点））を必ず通過することになり、多量の黒煙が外部に放出されてしまうとの問題が生ずるのである。
また、この閉じられた一つの領域は、噴射時期を進角側に設定し、その値で固定させれば、そのままの形状で左方向に移動することが分かる。つまり、黒煙が多量に発生する燃焼条件も低λ側に移行する。ここで、これにリッチ運転への切り換え時点からの経過時間を考慮すれば、黒煙発生のピークとなる空気過剰率λは、噴射時期の進角側への移行に伴い、低λ側に達するまでの時間分だけ切り換え時点から遅い時間側に移行することになる。
【００３０】
このように、黒煙発生のピークとなる空気過剰率λは、噴射時期の進角側への設定に応じてそれぞれ存在し、リッチ運転への切り換え時点からの時間経過毎に存在することから、ＮＯｘパージを行うための空気過剰率λは、リッチ運転への切り換え時点からの各経過時間に応じて存在する黒煙発生のピークとなるλの値よりもリーン側の値を通るように、低λ側への移行率を設定する必要がある。
【００３１】
よって、本実施形態のＮＯｘパージ制御部３８では、空気過剰率λの適切な低下に見合った噴射時期の傾きを設定し、黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過させない配慮がなされている。
具体的には、ＮＯｘパージ制御部３８では、リーン運転からリッチ運転への切り換え時における噴射時期の進角操作と、リッチ運転からリーン運転への切り換え時における噴射時期の遅角操作とに対して、時間当たりの変化量に所定の変化量制限を設けている。
【００３２】
これにより、リーン運転からリッチ運転への切り換え時点の空気過剰率λがリッチ側に移行しても、Ａ点はＢ点には移動せず、徐々に進角された後のＥ点に移動し、その後はＦ点に移動することから、Ｃ点の如くの黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過せず、切り換え時の黒煙の発生が抑えられている。
また、ＮＯｘパージ制御部３８では、リッチ運転からリーン運転への切り換え時にも、噴射時期を徐々に遅角させる操作を行い、空気過剰率λを上記と反対側に向けて移行させ、Ｃ点の如くの黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過せず、切り換え時の黒煙の発生が抑えられている。
【００３３】
図３は、上記ＮＯｘパージ制御装置におけるリッチ運転とリーン運転との切り換えに関するタイミングチャートである。
本実施形態のＮＯｘパージ制御部３８では、リーン運転からリッチ運転に切り換えるとき、噴射時期を徐々に進角させる操作を行い、リッチ運転からリーン運転に切り換えるとき、噴射時期を徐々に遅角させる操作を行っている。
【００３４】
そして、図示のように、ＮＯｘパージの開始では、まず、リーン運転からリッチ運転への切り換え指示信号に従って、ＥＧＲバルブ２８を開弁させ、吸気スロットル１０を閉弁させてＥＧＲガスを気筒２内に大量に供給させる。次いで、燃料の噴射時期を上記切り換え指示信号と同時に所定の変化量制限を設けて、進角側に切り換える。つまり、空気過剰率λの低下に見合った噴射時期の傾きを設定している。そして、空気過剰率λは、次第に１．０の値に近付き、この１．０の値を超えることなく１．０の値に収束することが分かる。
【００３５】
このように、黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過しないことから、多量の黒煙が外部に放出されるのを防止することができる。
また、ＮＯｘパージの終了では、リッチ運転からリーン運転への切り換え指示信号に従って、ＥＧＲバルブ２８を閉弁させ、吸気スロットル１０を開弁させて吸気を気筒２内に供給させる。次いで、噴射時期を上記切り換え指示信号と同時に所定の変化量制限を設けて遅角側に切り換え、空気過剰率λの低下に見合った噴射時期の傾きを設定すると、空気過剰率λは、次第にリーン側の設定値に近付き、上記指示信号に遅れることなく収束することが分かる。
【００３６】
これにより、黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過しないことから、多量の黒煙が外部に放出されるのを防止することができる。
なお、ＮＯｘパージ制御部３８では、上記進角操作或いは上記遅角操作のいずれかを行っても、各切り換え時の黒煙の排出が防止可能である。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
【００３７】
図４は、本発明の第二実施形態に係るＮＯｘパージ制御装置におけるリッチ運転とリーン運転との切り換えに関するタイミングチャートである。つまり、当該第二実施形態では、燃料供給系のパラメータの設定の点を除き、前記第一実施形態と同一の構成からなるものであることから、この燃料供給系のパラメータの設定について詳細に説明する。
【００３８】
本実施形態のＮＯｘパージ制御部３８では、リーン運転からリッチ運転に切り換えるとき、噴射時期を徐々に進角させる操作を行うとともに、この噴射時期を進角させるタイミングに遅れ期間を設定する操作を行い、リッチ運転からリーン運転に切り換えるとき、噴射時期を徐々に遅角させる操作を行うとともに、この噴射時期を遅角させるタイミングに遅れ期間を設定する操作を行っている。
【００３９】
これは、上記第一実施形態でも示したように、ＮＯｘパージを行うための空気過剰率λの設定は、リッチ運転への切り換え時点からの各経過時間に応じて存在する黒煙発生のピークとなるλの値よりもリーン側の値を通るように行う必要があり、上記の如く遅れ期間を設定しても、これを達成できるからである。
そして、図示のように、まず、リーン運転からリッチ運転への切り換え指示信号に従って、ＥＧＲバルブ２８を開弁させ、吸気スロットル１０を閉弁させてＥＧＲガスを気筒２内に大量に供給させる。次いで、噴射時期を上記切り換え指示信号からディレイ１の期間経過後に所定の変化量制限を設けて進角側に切り換える。つまり、所定の遅れ期間が経過してから空気過剰率λの低下に見合った噴射時期の傾きを設定すると、空気過剰率λは、この場合にも次第に１．０の値に近付き、この１．０の値を超えることなく１．０の値に収束することが分かる。
【００４０】
このように、黒煙が多量に発生する燃焼条件を常に通過しないことから、多量の黒煙が外部に放出されるのを確実に防止することができる。
また、次にリッチ運転からリーン運転への切り換え指示信号に従って、ＥＧＲバルブ２８を閉弁させ、吸気スロットル１０を開弁させて吸気を気筒２内に供給させる。次いで、噴射時期を上記切り換え指示信号からディレイ２の経過後に所定の変化量制限を設けて遅角側に切り換え、所定の遅れ期間が経過してから空気過剰率λの低下に見合った噴射時期の傾きを設定すると、空気過剰率λは、この場合にも次第にリーン側の設定値に近付き、上記指示信号に遅れることなく収束することが分かる。
【００４１】
これにより、黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過しないことから、多量の黒煙が外部に放出されるのを確実に防止することができる。
なお、ＮＯｘパージ制御部３８では、上記ディレイ１による進角操作に対する遅れ期間か、或いは上記ディレイ２による遅角操作に対する遅れ期間かのいずれかの設定でも、各切り換え時の黒煙の排出が防止可能である。
【００４２】
以上のように、本発明では、現有のエンジン構成において、エンジンに吸入される酸素量に対して黒煙の発生を抑える如くの燃料供給系のパラメータの制御を行い、これを反映させた噴射動作を燃料供給系に実施させると、燃費悪化を伴うことなく、リーン運転とリッチ運転との切り換え時における黒煙の排出を抑えることができる。
【００４３】
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。
例えば、上記各実施形態のＮＯｘパージ制御部３８では、燃料供給系のパラメータとして、燃料の噴射時期を用いているが、必ずしもこのパラメータに限定されるものではなく、例えば、コモンレール型の燃料噴射装置を有した燃料供給系の場合には、燃料の噴射圧力を制御するものであっても良い。すなわち、この場合のＮＯｘパージ制御部は、リーン運転からリッチ運転に切り換えるとき、噴射圧力を徐々に増加させる操作、或いは、リッチ運転からリーン運転に切り換えるとき、噴射圧力を徐々に減少させる操作のうち、少なくともいずれかの操作を行うものであり、この場合にもリーン運転とリッチ運転との切り換え時における黒煙の外部への放出を抑制できる。
【００４４】
また、上記第二実施形態では、時間当たりの変化量の制限と所定の遅れ期間とを合わせて行っているが、所定の遅れ期間のみを設定する操作を行う構成であっても良いものである。
さらに、ディーゼルエンジンが好ましいが、これに限定されるものではなく、本発明のＮＯｘパージ制御装置は、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。
【００４５】
【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ＮＯｘパージ制御装置によれば、ＮＯｘパージ制御手段が、リーン運転とリッチ運転との切り換え時における燃料供給手段に対し、噴射時期又は噴射圧力を徐々に変化させ、すなわち、時間当たりの変化量に所定の制限を設け、噴射時期又は噴射圧力のステップ的な信号による急激な変化を避け、空気過剰率λの低下に見合った噴射時期又は噴射圧力の傾きを設定しているので、黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過せず、上記切り換え時の黒煙の発生を抑制させることができる。
【００４６】
また、ポスト噴射を行うことなく、黒煙の発生を抑えているので、従来の技術に比して燃費悪化を防止させることができる。さらに、現有の構成にて特別に難しい制御を実施しないことから、内燃機関の信頼性の向上を図ることができる。
また、請求項２記載の発明によれば、吸気及び排気の流れがリッチ運転とリーン運転との切り換え時に直ちに追従しないことに鑑み、ＮＯｘパージ制御手段が、上記切り換え時点から所定の遅れ期間を経た後に燃料供給手段の制御を開始させていることから、空気過剰率λによる目標値への収束が容易になり、黒煙が多量に発生する燃焼条件を通過せず、上記切り換え時の黒煙の発生を抑制させることができる。
【００４７】
また、ポスト噴射を行うことなく黒煙の発生を抑えているので、従来の技術に比して燃費悪化も防止でき、さらに、現有の構成にて特別に難しい制御を実施しないことから、内燃機関の信頼性の向上も図ることができる。
さらに、請求項３記載の発明によれば、時間当たりの変化量の制限と所定の遅れ期間とを合わせて行えば、黒煙が多量に発生する燃焼条件の通過を確実に避けることができ、上記切り換え時の黒煙の発生をより一層確実に抑制させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係るＮＯｘパージ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ＮＯｘパージ制御装置等における噴射系パラメータと黒煙発生との関係を示す図である。
【図３】図１のＮＯｘパージ制御装置におけるリッチ運転とリーン運転との切り換えに関するタイミングチャートである。
【図４】本発明の第二実施形態に係るＮＯｘパージ制御装置におけるリッチ運転とリーン運転との切り換えに関するタイミングチャートである。
【図５】従来の装置におけるリッチ運転とリーン運転との切り換えに関する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）
２  気筒
１０  吸気スロットル
１６  燃料供給系（燃料供給手段）
２０  排気通路
２２  ＮＯｘ吸蔵触媒
２８  ＥＧＲバルブ
３６  電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
３８  ＮＯｘパージ制御部（ＮＯｘパージ制御手段）
【図１】
2004360484.tif 000003
【図２】
2004360484.tif 000004
【図３】
2004360484.tif 000005
【図４】
2004360484.tif 000006
【図５】
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