(57)【要約】【課題】ＮＯｘトラップ触媒の再生のためにリッチスパイクを行う際のＨＣ排出量を低減する。【解決手段】ＮＯｘトラップ触媒におけるＮＯｘトラップ量を推定し、所定レベルに達したときに、吸気絞り弁およびＥＧＲにより空気過剰率を低下させて、ＮＯｘトラップの再生を行う。吸気絞り弁およびＥＧＲにより実空気過剰率λが第一の空気過剰率に達したら、少量の燃料噴射量の増量を行い、再生が行われる第二の空気過剰率まで瞬時に低下させる。第一の空気過剰率は、ＨＣ排出量の大幅な増加を生じない限界に設定する。これにより、再生が行われずにＨＣ排出量が増加する期間ｔ２を短縮でき、再生に必要なリッチスパイクの期間が短くなる。従って、１回の再生の際のＨＣ排出量の総量を抑制できる。【選択図】　図２１
2004052561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気通路に配置され、流入する排気中の排気成分を浄化する排気浄化手段と、
上記排気浄化手段の再生時期を判断する再生時期判断手段と、
シリンダに流入する吸入空気量を制御する吸気量制御手段と、
シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
上記再生時期に、上記吸気量制御手段および上記燃料噴射手段を制御して、空気過剰率を、上記排気浄化手段を再生するための再生用目標空気過剰率に低減する空気過剰率制御手段と、
を備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
上記空気過剰率制御手段は、上記再生時期に、空気過剰率が上記再生用目標空気過剰率に向かって低減するように上記吸気量制御手段によって吸入空気量を減少させるとともに、シリンダ内の実空気過剰率が上記再生用目標空気過剰率よりも大きな所定の空気過剰率まで低減したときに、上記燃料噴射手段の燃料噴射量を増量することを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
上記空気過剰率制御手段は、等燃料噴射量の条件下で空気過剰率の低下に伴ってエンジントルクが低下し始めるときの空気過剰率の値を、上記所定の空気過剰率とみなすことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
上記空気過剰率制御手段は、エンジン回転数に基づいて上記所定の空気過剰率を設定する所定空気過剰率設定手段を含むことを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
上記空気過剰率制御手段は、上記吸入空気量に基づいて上記所定の空気過剰率を設定する所定空気過剰率設定手段を含むことを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
上記空気過剰率制御手段は、上記燃料噴射手段が噴射する燃料噴射量を増量するときに、上記再生用目標空気過剰率に対するシリンダ内の実空気過剰率の遅れに応じて増量用の目標燃料噴射量を設定する増量噴射量設定手段を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
上記増量噴射量設定手段は、上記再生用目標空気過剰率と上記吸入空気量とに基づき上記増量用の目標燃料噴射量を設定することを特徴とする請求項５に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
上記排気浄化手段は、空気過剰率が大きいとき流入する排気中のＮＯｘをトラップし、空気過剰率が小さいときトラップしたＮＯｘを放出浄化するＮＯｘトラップ触媒を含み、
上記再生時期判断手段は、上記ＮＯｘトラップ触媒の再生時期を判断することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
上記吸気量制御手段は、排気系から吸気系へ還流する排気還流量を調節可能なＥＧＲ弁であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項９】
上記吸気量制御手段は、吸気通路に設けられ、シリンダに流入する吸入空気量を調節可能な吸気絞り弁であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＮＯｘトラップ触媒のように、再生時に空気過剰率を低減する処理が必要な排気浄化手段を備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平７−２７９７１８号公報には、ディーゼルエンジンの排気系に設けたＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出浄化する際に、ＥＧＲ弁の開度の増加もしくは吸気絞弁の閉作動によって、シリンダに流入する吸入空気量を減少させ、空気過剰率を、ＮＯｘ放出浄化のために必要な再生用目標空気過剰率まで低減するようにした技術が開示されている。そして、この空気過剰率の低減に併せて、エンジントルクが変化しないように燃料噴射量を増量するようにしている。
【０００３】
すなわち、ディーゼルエンジンにおいては、図２に等燃料噴射量の下での空気過剰率とトルクとの関係を示したように、空気過剰率がある値（λ１）よりも小さくなると、空気過剰率の低下つまり吸入空気量の低下に伴って、トルクが低下する傾向がある。従って、例えば再生用目標空気過剰率を図中のλ２とすると、そのトルク低下を相殺するように、燃料噴射量を増量する必要がある。
【０００４】
図２２は、この従来技術におけるＮＯｘ吸収剤再生時の吸入空気量（実吸入空気量）や燃料噴射量等の変化を示したものであり、再生が必要と判断されたときにＥＧＲ弁の開弁もしくは吸気絞り弁の閉弁が行われ、シリンダにおける実吸入空気量が徐々に減少していく。そして、これに伴うトルク低下を相殺するように、燃料噴射量が徐々に増量されていく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、吸入空気量を減少させることで空気過剰率を低減する際に、シリンダにおける実吸入空気量の変化がＥＧＲ弁や吸気絞り弁の動作に対して遅れ（輸送遅れ）を伴うことから、空気過剰率の低下が緩慢となり、再生つまりＮＯｘの放出浄化が行われないにも拘わらず、排気中のＨＣが悪化する期間が発生する。
【０００６】
すなわち、図２２に示したように、シリンダにおける実空気過剰率が、再生用の目標空気過剰率λ２に低下するまでに、時間ｔ１の遅れを伴う。この時間ｔ１の間はＮＯｘ放出は行われない。一方、ディーゼルエンジンでは、空気過剰率は、図３に示したように、排気中のＨＣの悪化と相関しており、トルク低下を来すような前述のλ１よりもリッチ側では、排気中のＨＣが急激に増加する。従って、実空気過剰率がλ１〜λ２の間にある期間つまり図２２に示した時間ｔ２の間は、ＮＯｘ放出浄化ができないにも拘わらず排気中のＨＣが悪化してしまうことになり、好ましくない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配置されて、流入する排気中の排気成分を浄化する排気浄化手段と、上記排気浄化手段の再生時期を判断する再生時期判断手段と、シリンダに流入する吸入空気量を制御する吸気量制御手段と、シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、上記再生時期に、上記吸気量制御手段および上記燃料噴射手段を制御して、空気過剰率を、上記排気浄化手段を再生するための再生用目標空気過剰率に低減する空気過剰率制御手段と、を備える。上記排気浄化手段としては、例えば、空気過剰率の低下によって再生が可能なＮＯｘトラップ触媒などが挙げられる。また、吸気量制御手段としては、ＥＧＲ弁や吸気絞り弁などが挙げられる。
【０００８】
そして、本発明では、上記空気過剰率制御手段は、上記再生時期に、空気過剰率が上記再生用目標空気過剰率に向かって低減するように上記吸気量制御手段によって吸入空気量を減少させるとともに、シリンダ内の実空気過剰率が上記再生用目標空気過剰率よりも大きな所定の空気過剰率まで低減したときに、上記燃料噴射手段の燃料噴射量を増量するようになっている。
【０００９】
上記の所定の空気過剰率とは、好ましくは、等燃料噴射量の条件下で空気過剰率の低下に伴ってエンジントルクが低下し始めるときの空気過剰率の値、つまり図２のλ１の値とする。
【００１０】
上述したように、シリンダ内の実吸入空気量の変化は、必然的に輸送遅れを伴うが、燃料噴射量の増量は、応答性よく実現でき、シリンダにおける実空気過剰率に直ちに反映する。従って、実吸入空気量の変化に伴って実空気過剰率が所定の空気過剰率まで低減した後、瞬時に再生用目標空気過剰率まで実空気過剰率が低減し、再生が可能となる。
【００１１】
なお、仮に吸入空気量の制限開始と同時に燃料増量を行うと、輸送遅れによりシリンダに流入する実吸入空気量が低下する前に燃料が増えることからトルクが増加し、トルク段差を生じてしまうが、本発明のように所定の空気過剰率まで低減した時点で増量を行うようにすれば、図２から明らかなように、燃料がトルクに変化する割合つまり燃料のトルク感度が低くなっていることから、燃料増量に伴うトルクの増加は小さく、トルク段差を無視できるレベルに抑制することができる。
【００１２】
【発明の効果】
この発明によれば、排気浄化手段の再生時期に空気過剰率の低減が行われる際に、シリンダ内の実空気過剰率が所定の空気過剰率に達した時点で、燃料噴射量の増量を行うことで、シリンダ内の実空気過剰率が瞬時に再生用目標空気過剰率に到達し、実質的に再生が行われないにも拘わらずＨＣが悪化する期間を、最小限にすることができる。そのため、吸入空気量の制限開始から再生完了までの期間を短縮でき、１回の再生の際に排出されるＨＣの総量が減少する。
【００１３】
また、吸入空気量の制限開始と同時に燃料増量を行う場合に比べて、トルク段差を非常に小さく抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、この発明に係る排気浄化装置を備えたディーゼルエンジン全体の構成を示している。このディーゼルエンジン１は、燃料噴射手段として、いわゆるコモンレール式燃料噴射装置を備えているものであって、図示せぬ高圧燃料ポンプによって所定圧力に加圧された燃料は、コモンレール（蓄圧室）６に導入され、該コモンレール６を介して、各気筒の燃料噴射ノズル５に供給されている。上記燃料噴射ノズル５は、コントロールユニット８からの制御信号によって開閉制御されるものであり、その噴射期間によって燃料噴射量が制御される。なお、上記コモンレール６の燃料圧力もコントロールユニット８からの制御信号によって可変的に制御され、燃料噴射量は、燃料圧力と噴射期間とによって定まる。
【００１６】
また、このディーゼルエンジン１は、排気還流装置を備えている。すなわち、排気通路１０と吸気通路９との間にＥＧＲ通路１１が設けられ、ここにＥＧＲ弁１２が介装されている。このＥＧＲ弁１２は、例えばパルスモータをアクチュエータとするものであり、その開度が、コントロールユニット８が出力する駆動信号によって制御される。
【００１７】
上記排気通路１０の下流側には、排気浄化手段の一例として、排気中のＮＯｘを処理するＮＯｘトラップ触媒１６が介装されている。このＮＯｘトラップ触媒１６は、空気過剰率が大きいリーン条件下では流入する排気中のＮＯｘをトラップし、空気過剰率が小さい条件下では、トラップしたＮＯｘが脱離して還元浄化される特性を有している。
【００１８】
上記吸気通路９には、排気還流時に新気の流量を制限する吸気絞り弁１５が設けられているとともに、その上流側に、吸入空気量を検出するエアフロメータ３が配置されている。この実施例では、上記ＥＧＲ弁１２と上記吸気絞り弁１５とによって、シリンダに流入する吸入空気量が制御される。
【００１９】
また、上記ディーゼルエンジン１は、センサ類として、冷却水温を検出する水温センサ２と、クランク角を検出するクランク角センサ４と、運転者により操作されるアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１３と、燃料温度を検出する燃温センサ１４などを備え、これらの検出信号もコントロールユニット８に入力されている。
【００２０】
上記の構成においては、ディーゼルエンジン１から排出されるＮＯｘは、ＮＯｘトラップ触媒１６にトラップされ、外部への排出が制限される。そして、ＮＯｘトラップ触媒１６にトラップされたＮＯｘ量が所定レベルに達した時点で、空気過剰率を強制的に低下させる処理、いわゆるリッチスパイクを行って、ＮＯｘトラップ触媒１６の再生を行う。このリッチスパイクは、基本的には、ＥＧＲ弁１２と吸気絞り弁１５とによってシリンダに流入する吸入空気量を制限することにより行われるが、本発明では、空気過剰率の低下の途中で燃料噴射量のごく僅かな増量を行い、トルク段差の発生を回避しつつ速やかに再生を開始するようにしている。
【００２１】
すなわち、本発明では、リッチスパイク移行時の空気過剰率を、図２１に示すように、２段階に制御する。ここでいう２段階の空気過剰率に関して、第一の空気過剰率（λ１）とは、図２で説明したように、燃料噴射量がエンジントルクに対し支配的である空気過剰率の範囲の下限の値、換言すれば、等燃料噴射量の条件下で空気過剰率の低下に伴ってエンジントルクが低下し始めるときの空気過剰率の値である。また、第二の空気過剰率（λ２）とは、ＮＯｘトラップ触媒１６におけるＮＯｘの放出・浄化に必要な空気過剰率をさしており、第一の空気過剰率（λ１）よりもリッチ側の値、より詳しくは、理論空燃比相当よりもリッチ側の値となる。なお、前述したように、第二の空気過剰率程度まで空気過剰率が低下すると、トルク低下が顕著となり、等トルクを保てなくなる。そこで、図４、図５に示すように、燃料噴射量を増量（図ではＱｆ１からＱｆ２へ増量）し、空気過剰率を第二の空気過剰率に保ったまま、エンジントルクを維持させることになる。ここで、図２、図３で説明したように、等燃料噴射量の下でトルクが低下することは、同時に、ＨＣの増加を招来することを意味し、従って、等トルクを維持する限界となる第一の空気過剰率（λ１）は、同時に、空気過剰率を低下させていったときにＨＣの増加を来さない限界ともなる。
【００２２】
そして、本発明では、このようにエミッションの大幅な悪化がない領域の限界である第一の空気過剰率（λ１）までは、ＥＧＲおよび吸気絞りにより吸入空気量を低下させることによって空気過剰率の低下を行い（この領域ではエミッションの悪化が顕著ではないので、空気過剰率の変化に多少の遅れを生じても問題はない）、第一の空気過剰率（λ１）に到達したら、第二の空気過剰率（λ２）までは、制御応答性の良い燃料噴射量を増量することで、瞬時に空気過剰率を低下させ、目標の第二の空気過剰率（λ２）に到達させる。第一の空気過剰率（λ１）よりもリッチ側の領域では、図２に示したように、エンジントルクは吸入空気量により主に支配されるので、多少の燃料増量をしたとしてもトルク段差はほとんど発生しない。さらに、このλ１〜λ２の領域はエミッション悪化が顕著となるが、瞬時に空気過剰率を再生に必要な目標値に到達させることができるため、再生開始までの無駄時間がなくなり、それだけリッチスパイク時間を短くすることができる。従って、リッチスパイク中のエミッション排出量の悪化を最小限に抑えることができる。
【００２３】
すなわち、図２１に示すように、最終燃料噴射量Ｑｆは、実空気過剰率λの低下に伴うトルク低下を相殺するように、基本的に破線に示すように増加していくが、本発明では、さらに、燃料増量分として図示するように、実空気過剰率λが第一の空気過剰率（λ１）に達した瞬間に、少量の燃料増量が付加される。これにより、最終燃料噴射量Ｑｆは実線で示すようにステップ的に増加し、実空気過剰率λが瞬時に第二の空気過剰率（λ２）まで低下するのである。そして、実吸入空気量Ｑａｃが輸送遅れを伴って徐々に減少し、第二の空気過剰率（λ２）に対応する値に近付くに従って、燃料増量分は徐々に少なくなり、最終的に０となる。
【００２４】
次に、図６〜図２０のフローチャートおよび特性図に基づいて、上記コントロールユニット８によって実行される具体的な処理の流れを説明する。
【００２５】
図６は、目標空気過剰率を演算するルーチンを示すフローチャートであり、まずステップ１０１では、エンジン回転数Ｎｅ、ドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖ、実吸入空気量Ｑａｃを読み込む。ここで、ドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖとは、運転者が望むエンジントルクを発生させるために必要な燃料噴射量のことであり、図２０に示すように、アクセル開度とＡＰＯ車速ＶＳＰとから決定される。なお、実吸入空気量Ｑａｃとしては、この例では、エアフロメータ３による検出値をそのまま用いているが、シリンダに達するまでの遅れを考慮して適宜な補正を加えるようにしてもよい。
【００２６】
ステップ１０２では、ＮＯｘトラップ触媒１６の再生のためのリッチ化（リッチスパイク）の要求があるか否かを判定し、フラグＦ＿ｒｉｃｈの設定を行う。これについては、後で詳細に述べる。ステップ１０３では、フラグＦ＿ｒｉｃｈの状態からリッチ要求の状態を判定し、リッチ要求がある場合は、ステップ１０５へ進み、リッチ要求がない場合は、ステップ１０４へ進む。
【００２７】
ステップ１０４では、通常のリーンでの運転のための目標空気過剰率を演算する。ここでは、例えば、図１１に示されるようなマップによって、ドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖとエンジン回転数Ｎｅとから、目標空気過剰率を演算する。
【００２８】
一方、ステップ１０５以降では、リッチ要求に対応して、リッチ状態へと移行するが、ステップ１０５では、第一の空気過剰率へ移行中か否か、リッチ移行状況を判定し、フラグＳｔａｔｅ＿ｒｉｃｈを、”１”もしくは”２”に設定する。これについては、後で詳細に述べるが、”１”は第一の空気過剰率へ移行中の段階を意味し、”２”は第一の空気過剰率に到達した状態を意味する。
【００２９】
ステップ１０６では、ステップ１０５で演算したリッチ移行状況Ｓｔａｔｅ＿ｒｉｃｈの値を判別し、“１”の場合は、ステップ１０７へ進み、“２”の場合は、ステップ１０８へ進む。
【００３０】
ステップ１０７では、例えば図１２あるいは図１３に示したようなテーブルによって、第一の空気過剰率を演算する。この第一の空気過剰率は、請求項の「所定の空気過剰率」に相当するが、図２で説明したような等トルクを維持できなくなる下限の空気過剰率の値を、より正確に求めるために、図１２の例では、エンジン回転数Ｎｅに基づいて決定し、図１３の例では、吸入空気量Ｑａｃに基づいて決定する。つまり、エンジントルクの空気過剰率による感度は、運転条件によって異なる。図１２の例のように、この運転条件の変化を代表する値として、エンジン回転数を参照し、第一の空気過剰率を演算することで、全運転領域において、実吸入空気量の輸送遅れによって排気中のＨＣが悪化することを防止できる。またエンジントルクの空気過剰率による感度は、エンジンに流入する吸入空気量によって異なる。すなわち、等空気過剰率でも、吸入空気量が多い運転条件では、トルクが減少し始める空気過剰率がより小さくなる。従って、図１３の例にように、吸入空気量を参照し、第一の空気過剰率を演算することで、全運転領域において、実吸入空気量の輸送遅れによって排気中のＨＣが悪化することを防止できる。なお、エンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａｃの双方をパラメータとして、第一の空気過剰率を決定するようにしてもよい。
【００３１】
一方、ステップ１０８では、第二の空気過剰率を演算する。この第二の空気過剰率は、請求項の「再生用目標空気過剰率」に相当するものであって、ＮＯｘトラップ触媒１６の再生に必要な空気過剰率であり、一般には理論空燃比（λ＝１）よりも僅かにリッチな値（λ≒０．９程度）である。
【００３２】
ステップ１０９では、ステップ１０４、ステップ１０７、ステップ１０８のいずれかで演算した空気過剰率を、最終目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａとし、このルーチンを終了する。
【００３３】
次に、図７は、ステップ１０２のリッチ判定のサブルーチンを示すフローチャートである。ここでは、ＮＯｘトラップ触媒１６の再生のためのリッチスパイクが必要な時期となったかを判定する。なお、このルーチンは、１００ｍｓ毎に繰り返し実行される。
【００３４】
まず、ステップ２０１では、エンジン回転数Ｎｅ、ドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖ、前回までのリッチカウンタ値Ｃｏｕｎｔ（ｎ−１）、前回のリッチ判定値Ｆ＿ｒｉｃｈ（ｎ−１）、をそれぞれ読み込む。ステップ２０２では、前回のリッチ判定値Ｆ＿ｒｉｃｈ（ｎ−１）の状態を判定し、これが“Ｔｒｕｅ”の場合は、リッチスパイク実行中であることを意味しており、ステップ２０３へ進む。また、“Ｆａｌｓｅ”の場合は、ステップ２０７へ進む。
【００３５】
ステップ２０３では、リッチカウンタしきい値Ｓ＿Ｃｏｕｎｔを、あらかじめ設定した＃ＳＣＯＵＮＴＬ（リッチスパイク終了を判断するための値）とする。
【００３６】
ステップ２０４では、リッチスパイク中であるので、上記リッチカウンタ値の減算を実施する。ここでは、あらかじめ設定した減算量＃ＤＣＯＵＮＴを１回毎（１００ｍｓｅｃ毎）に減算していく。
【００３７】
ステップ２０５では、ステップ２０４にて演算したリッチカウンタ値Ｃｏｕｎｔが、ステップ２０３で演算したリッチカウンタしきい値Ｓ＿Ｃｏｕｎｔより小さいか判定し、Ｙｅｓであれば、ステップ２０６へ進み、Ｎｏであれば、ステップ２１１へ進む。
【００３８】
ステップ２０６では、必要なリッチスパイクが終了したので、リッチ判定フラグＦ＿ｒｉｃｈを“Ｆａｌｓｅ”として、このルーチンを終了する。ステップ２１１では、まだ必要なリッチスパイクが終了していないことから、リッチ判定フラグＦ＿ｒｉｃｈを“Ｔｒｕｅ”として、終了する。
【００３９】
一方、ステップ２０７では、リッチカウンタしきい値Ｓ＿Ｃｏｕｎｔを、あらかじめ設定した＃ＳＣＯＵＮＴＨ（リッチスパイク開始を判断するための値、＃ＳＣＯＵＮＴＨ＞＃ＳＣＯＵＮＴＬ）とする。
【００４０】
ステップ２０８では、例えば図１４のように、エンジン回転数Ｎｅとドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖとから１回毎のカウンタ増分を演算し、これをＩ＿Ｃｏｕｎｔとする。これは、単位時間当たりにＮＯｘトラップ触媒１６にトラップされるＮＯｘ量に相当する。そして、ステップ２０９で、ステップ２０８で演算したリッチカウンタ増分Ｉ＿Ｃｏｕｎｔを、リッチカウンタ値Ｃｏｕｎｔに１回毎（１００ｍｓｅｃ毎）に加算していく。これにより、ＮＯｘトラップ触媒１６にトラップされているＮＯｘの総量が推定される。
【００４１】
ステップ２１０では、ステップ２０９にて演算したリッチカウンタ値Ｃｏｕｎｔが、ステップ２０７で演算したリッチカウンタしきい値Ｓ＿Ｃｏｕｎｔより大きいか判定し、Ｙｅｓであれば、ＮＯｘトラップ量が所定のレベルに達したものとみなしてステップ２１１へ進み、Ｎｏであれば、ステップ２０６へ進む。前述したように、ステップ２１１では、リッチ判定フラグＦ＿ｒｉｃｈを“Ｔｒｕｅ”とし、またステップ２０６では、リッチ判定フラグＦ＿ｒｉｃｈを“Ｆａｌｓｅ”として、このルーチンを終了する。
【００４２】
次に、図８は、ステップ１０５のリッチ移行状況判定のサブルーチンを示すフローチャートである。
【００４３】
まずステップ３０１では、エンジン回転数Ｎｅ、最終燃料噴射量Ｑｆ、実吸入空気量Ｑａｃを読み込む。そして、ステップ３０２では、例えば図１２あるいは図１３に示したようなテーブルによって、第一の空気過剰率ｔＬａｍｂｄａ＿１ｓｔを演算する。これは前述したステップ１０７と同様である。
【００４４】
ステップ３０３では、実吸入空気量Ｑａｃと最終燃料噴射量Ｑｆとから、そのときの実空気過剰率Ｌａｍｂｄａを演算する。具体的には、Ｌａｍｂｄａ＝（Ｑａｃ／Ｑｆ）／１４．６とする。なお、この例では、理論空燃比を１４．６としている。
【００４５】
ステップ３０４では、ステップ３０３で演算した実空気過剰率Ｌａｍｂｄａとステップ３０２で演算した第一の空気過剰率ｔＬａｍｂｄａ＿１ｓｔとの差ｄＬａｍｂｄａを演算する。
【００４６】
ステップ３０５では、ステップ３０４にて演算した差ｄＬａｍｂｄａが、あらかじめ設定した値＃ＤＬＡＭＢＤＡ（例えば０）よりも小さいか否か判定し、Ｙｅｓであれば、ステップ３０６へ進み、Ｎｏであれば、ステップ３０７へ進む。
【００４７】
ステップ３０６では、第一の空気過剰率へ到達したものとして、リッチ移行状況Ｓｔａｔｅ＿ｒｉｃｈ＝２とし、フローを終了する。またステップ３０７では、第一の空気過剰率へは未達であるとして、リッチ移行状況Ｓｔａｔｅ＿ｒｉｃｈ＝１とし、フローを終了する。
【００４８】
次に、ステップ１０９で演算した目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａに基づく吸気絞り弁開度目標値演算のルーチンを、図９のフローチャートに基づいて説明する。
【００４９】
ステップ４０１では、エンジン回転数Ｎｅ、ドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖ、目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａを読み込む。
【００５０】
ステップ４０２では、ドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖと目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａから、必要な目標吸入空気量ｔＱａｃを演算する。つまり、理論空燃比を１４．６とすると、ｔＱａｃ＝ｔＬａｍｂｄａ×１４．６×Ｑｆｄｒｖとして求める。
【００５１】
ステップ４０３では、ステップ４０２で演算した目標吸入空気量ｔＱａｃと、１気筒あたりの排気量ＶＣＥ＃と、空気密度ＲＯＵ＃とから、目標作動ガス割合ｔＱｈ０を演算する。具体的には、ｔＱｈ０＝ｔＱａｃ／（ＶＣＥ＃×ＲＯＵ＃）として求める。
【００５２】
ステップ４０４では、ステップ４０３で演算した目標作動ガス割合ｔＱｈ０から、例えば図１５に示すような特性のテーブルによって、ｔＡＤＮＶを演算する。そして、ステップ４０５で、ステップ４０４で演算したｔＡＤＮＶと、エンジン回転数Ｎｅと、総排気量ＶＯＬ＃と、を乗じて、吸気絞り弁１５の目標開口面積ｔＡｔｖｏｂを演算する。
【００５３】
ステップ４０６では、ステップ４０５で演算した吸気絞り弁１５の目標開口面積ｔＡｔｖｏｂから、例えば図１６に示すようなテーブルを用いて、吸気絞り弁開度ＴＶＯを演算し、フローを終了する。吸気絞り弁１５は、図示せぬアクチュエータにより、この吸気絞り弁開度ＴＶＯとなるように開度制御される。
【００５４】
次に、ＥＧＲ弁開度目標値演算のルーチンを、図１０のフローチャートに基づいて説明する。
【００５５】
まずステップ５０１では、エンジン回転数Ｎｅ、ドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖ、目標吸入空気量ｔＱａｃをそれぞれ読み込む。なお、目標吸入空気量ｔＱａｃは、前述したステップ４０２において求められる。
【００５６】
ステップ５０２では、例えば図１７に示すようなマップから、エンジン回転数Ｎｅとドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖとに基づいて、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを演算する。
【００５７】
ステップ５０３では、ステップ５０２で演算した目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲと、目標吸入空気量ｔＱａｃから、目標ＥＧＲガス量ＭＱＥＣを演算する。具体的には、ＭＱＥＣ＝ｔＱａｃ×（ＭＥＧＲ／１００）とする。
【００５８】
ステップ５０４では、ステップ５０３で演算した目標ＥＧＲガス量ＭＱＥＣから、例えば図１８に示すようなテーブルによって、ＥＧＲ弁開度目標値を演算し、フローを終了する。ＥＧＲ弁１２は、この開度目標値に沿って、例えばステップモータなどからなるアクチュエータによって駆動される。
【００５９】
次に、最終燃料噴射量演算のルーチンを図１９のフローチャートに基づいて説明する。
【００６０】
まずステップ１００１では、ドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖ、目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａ、実吸入空気量Ｑａｃ、リッチ判定Ｆ＿ｒｉｃｈ、リッチ移行状況Ｓｔａｔｅ＿ｒｉｃｈ、をそれぞれ読み込む。
【００６１】
ステップ１００２では、読み込んだリッチ判定Ｆ＿ｒｉｃｈが”Ｔｒｕｅ”であるか判定し、Ｙｅｓであれば、ステップ１００３へ進み、Ｎｏであれば、ステップ１００５へ進む。Ｎｏであれば、リッチスパイクが行われていないので、ステップ１００５で、ドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖをそのまま最終燃料噴射量Ｑｆとし、フローを終了する。
【００６２】
一方、リッチスパイク中に進むステップ１００３では、読み込んだリッチ移行状況Ｓｔａｔｅ＿ｒｉｃｈの状態を判定し、その値が”１”であれば、ステップ１００５へ進み、”２”であれば、ステップ１００４へと進む。ここで、”１”は、前述したように、第一の空気過剰率へは未達であることを意味し、ステップ１００５で、前述したように、ドライバ要求燃料噴射量Ｑｆｄｒｖをそのまま最終燃料噴射量Ｑｆとし、フローを終了する。
【００６３】
また、”２”は、前述したように、第一の空気過剰率に到達したことを意味し、ステップ１００４で、実吸入空気量Ｑａｃと目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａとから、最終燃料噴射量Ｑｆを演算し、フローを終了する。例えば理論空燃比を１４．６とすると、Ｑｆ＝Ｑａｃ／（ｔＬａｍｂｄａ×１４．６）として求める。このとき、目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａとしては、第二の空気過剰率ｔＬａｍｂｄａ＿２ｎｄとなっており、従って、これに必要な燃料噴射量が与えられる。
【００６４】
以上のような処理により、図２１に示したように、実空気過剰率λが、第一の空気過剰率から第二の空気過剰率へと瞬時に変化することとなり、実質的にＮＯｘトラップ触媒１６の再生が行われないにも拘わらずＨＣ排出量が増加する期間ｔ２を、大幅に短縮することができる。
【００６５】
最後に、本発明のより具体的な構成およびそれによる特有な作用効果について列挙する。
【００６６】
請求項５の発明では、空気過剰率制御手段の増量噴射量設定手段が、燃料噴射手段が噴射する燃料噴射量を増量するときに、再生用目標空気過剰率に対するシリンダ内の実空気過剰率の遅れに応じて増量用の目標燃料噴射量を設定する。このようにすれば、実空気過剰率を再生用の目標空気過剰率に一致させられる。
【００６７】
より具体的な請求項６の発明では、増量噴射量設定手段は、上記再生用目標空気過剰率と上記吸入空気量とに基づき上記増量用の目標燃料噴射量を設定する。このようにすれば、実空気過剰率の変化が遅れる原因は吸入空気量の輸送遅れであるから、再生用の目標空気過剰率と実吸入空気量に基づき増量用の目標燃料噴射量を設定することで、実空気過剰率を直接検出することなしに、実空気過剰率を再生用の目標空気過剰率に一致させられる。
【００６８】
請求項８の発明では、吸気量制御手段として、排気系から吸気系へ還流する排気還流量を調節可能なＥＧＲ弁を利用する。このようにシリンダに流入する排気還流量を調節することで、吸入空気量を調節可能となる。また、ＥＧＲはエンジンの作動ガス量をあまり変化させずに、吸入空気量を調節可能なため、ポンプロスによる燃費悪化を最小限にとどめることが可能となる。
【００６９】
また請求項９の発明では、吸気量制御手段として、シリンダに流入する吸入空気量を調節可能な吸気絞り弁を利用する。このように吸気絞り弁を使用することで、シリンダに流入する吸入空気量を調節可能となるが、ＥＧＲとは異なり、シリンダに流入する作動ガスの比熱が大きくなりすぎることを回避できるため、極端な燃焼温度低下がなく、未燃排気成分の悪化を最小限にとどめることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンのシステム構成図。
【図２】エンジントルクの空気過剰率に対する特性を示した特性図。
【図３】ＨＣ排出量（ＴＨＣ）の空気過剰率に対する特性を示した特性図。
【図４】エンジントルク、空気過剰率、燃料噴射量の関係を示した特性図。
【図５】吸入空気量、空気過剰率、燃料噴射量の関係を示した特性図。
【図６】目標空気過剰率演算のルーチンを示すフローチャート。
【図７】リッチ判定のルーチンを示すフローチャート。
【図８】リッチ移行状況判定のルーチンを示すフローチャート。
【図９】吸気絞り弁開度目標値演算のルーチンを示すフローチャート。
【図１０】ＥＧＲ弁開度目標値演算のルーチンを示すフローチャート。
【図１１】通常運転時の目標空気過剰率マップを示す特性図。
【図１２】第一の空気過剰率の演算テーブルの一例を示す特性図。
【図１３】第一の空気過剰率の演算テーブルの他の例を示す特性図。
【図１４】リッチカウンタ増分のマップを示す特性図。
【図１５】ｔＡＤＮＶの演算テーブルを示す特性図。
【図１６】吸気絞り弁開度の演算テーブルを示す特性図。
【図１７】目標ＥＧＲ率マップを示す特性図。
【図１８】ＥＧＲ弁開度演算テーブルを示す特性図。
【図１９】最終燃料噴射量Ｑｆ演算のルーチンを示すフローチャート。
【図２０】ドライバ要求燃料噴射量のマップを示す特性図。
【図２１】本実施例のリッチスパイク時における実空気過剰率λ等の変化を示すタイムチャート。
【図２２】従来技術でのリッチスパイク時における実空気過剰率λ等の変化を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン
８…コントロールユニット
１２…ＥＧＲ弁
１５…吸気絞り弁
１６…ＮＯｘトラップ触媒
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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