(57)【要約】    【課題】  排気空燃比をリッチ化して、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離浄化するときに、過度の温度上昇を招くことなく、高いＮＯｘ転換効率が得られるようにする。    【解決手段】  触媒の担体温度が低い時や、低回転、低負荷時は、第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）を選択する。第１の燃焼方式では、主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる少なくとも１回の予備燃焼とを行わせ、前記予備燃焼は、少なくとも１つが圧縮上死点近傍で起こるように、また、前記主燃焼は、前記予備燃焼が終了した後に開始するように、機関への燃料噴射を制御する。触媒の担体温度が高い時や、高回転、高負荷時は、前記第１の燃焼方式より排気温度上昇効果の小さい第２の燃焼方式（通常燃焼）を選択する。【選択図】  図８
2005240685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップするＮＯｘトラップ触媒を備える内燃機関において、
排気空燃比をリッチ化して、前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離浄化するときに、
前記ＮＯｘトラップ触媒の状態に応じて、
主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる少なくとも１回の予備燃焼とを行わせ、前記予備燃焼は、少なくとも１つが圧縮上死点近傍で起こるように、また、前記主燃焼は、前記予備燃焼が終了した後に開始するように、機関への燃料噴射を制御する第１の燃焼方式と、
前記第１の燃焼方式以外の燃焼方式で、前記第１の燃焼方式より排気温度上昇効果の小さい第２の燃焼方式と、
を選択的に切換える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ＮＯｘを脱離浄化するときに、前記燃焼方式の切換えにより、前記ＮＯｘトラップ触媒の担体温度を所定の温度範囲に維持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ＮＯｘトラップ触媒の状態として、前記ＮＯｘトラップ触媒の担体温度を検出し、これに応じて、低温側で前記第１の燃焼方式を選択し、高温側で前記第２の燃焼方式を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記ＮＯｘトラップ触媒の状態として、運転領域を検出し、これに応じて、低回転、低負荷側で前記第１の燃焼方式を選択し、高回転、高負荷側で前記第２の燃焼方式を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記ＮＯｘトラップ触媒の状態として、前記ＮＯｘトラップ触媒の担体温度と運転領域とを検出し、
前記ＮＯｘトラップ触媒の担体温度に応じて、低温側で前記第１の燃焼方式を選択し、高温側で前記第２の燃焼方式を選択する一方、
低温側と高温側との間の中間温度域では、運転領域に応じて、低回転、低負荷側で前記第１の燃焼方式を選択し、高回転、高負荷側で前記第２の燃焼方式を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項６】
前記第１の燃焼方式において、前記予備燃焼の燃料噴射量は、前記主燃焼の燃料噴射時の筒内温度が自己着火可能な温度を上回るために必要な燃料噴射量であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項７】
前記第１の燃焼方式において、前記主燃焼の燃焼開始時期は、前記予備燃焼の燃焼開始時期からクランク角で２０度以上離れた時期であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項８】
前記第１の燃焼方式において、前記主燃焼の終了時期は、圧縮上死点からクランク角で５０度以上離れた時期であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘトラップ触媒を備える内燃機関の燃焼制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されているように、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置において、ＮＯｘトラップ触媒の昇温を促す時などに、エンジンの要求トルクに対応する基本燃料噴射量の燃料を、燃料噴射弁により、各気筒の圧縮上死点近傍で３回に分割して噴射することが知られている。これに併せて、燃料噴射量を増量することも知られている。
【特許文献１】特開２０００−３２０３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の装置においては、分割噴射された燃料の燃焼が継続するように燃料を噴射しているため、最初に噴射された燃料の火炎中に燃料を噴射していくこととなり、２回目以降に噴射された燃料が拡散燃焼主体の燃焼となってしまう。このような燃焼状態で空燃比をリッチ化していくと、スモークの大幅な悪化は避けられない。
そこで、本願出願人は、特願２００３−１９３３１０号において、排気温度を上昇させるときなどに、空燃比をリッチ化しても、スモークの悪化を招くことのない燃焼を実現することを目的として、主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる少なくとも１回の予備燃焼とを行わせ、前記予備燃焼は、少なくとも１つが圧縮上死点近傍で起こるように、また、前記主燃焼は、前記予備燃焼が終了した後に開始するように、燃料噴射を制御する燃焼方式を提案している。
【０００４】
しかし、排気空燃比をリッチ化して、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離浄化するときに、常に、前記燃焼方式での燃焼（前記予備燃焼と前記主燃焼とによる燃焼）を行わせると、ＮＯｘトラップ触媒の状態によっては、その担体温度がＮＯｘ転換効率が良好な温度範囲（例えば２５０〜５００℃）を超えて、ＮＯｘ転換効率が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような実情を踏まえ、排気空燃比をリッチ化して、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離浄化するときに、過度の温度上昇を招くことなく、高いＮＯｘ転換効率が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明では、排気空燃比をリッチ化して、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離浄化するときに、ＮＯｘトラップ触媒の状態に応じて、主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる少なくとも１回の予備燃焼とを行わせ、前記予備燃焼は、少なくとも１つが圧縮上死点近傍で起こるように、また、前記主燃焼は、前記予備燃焼が終了した後に開始するように、機関への燃料噴射を制御する第１の燃焼方式と、前記第１の燃焼方式以外の燃焼方式で、前記第１の燃焼方式より排気温度上昇効果の小さい第２の燃焼方式と、を選択的に切換える構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１の燃焼方式では、予備燃焼により筒内温度を高め、予備燃焼が終了した後に主燃焼が開始することで、主燃焼は予混合燃焼となり、スモークの悪化を招くことなく、リッチ空燃比でのＮＯｘ脱離浄化を実現できる。特に低負荷領域などにおいて、ＮＯｘトラップ触媒の担体温度をＮＯｘ転換効率が高い領域にシフトさせることができるので、リッチ空燃比でのＮＯｘ脱離浄化の効果が十分に得られる。
【０００８】
但し、ＮＯｘトラップ触媒の状態によっては、第１の燃焼方式を使うと、その担体温度が高くなりすぎてしまうので、ＮＯｘトラップ触媒の担体温度が高いときや、高温になることが予想される運転領域（高回転・高負荷領域）のときは、第２の燃焼方式に切換えることで、ＮＯｘトラップ触媒の担体温度をＮＯｘ転換効率が良好な温度範囲に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す内燃機関（ここではディーゼルエンジン）のシステム図である。
ディーゼルエンジン１の吸気通路２には可変ノズル型の過給機（ターボチャージャ）３の吸気コンプレッサが備えられ、吸入空気は吸気コンプレッサによって過給され、インタークーラ４で冷却され、吸気絞り弁５を通過した後、コレクタ６を経て、各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、コモンレール式燃料噴射装置により、すなわち、高圧燃料ポンプ７により高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路１０へ流出する。
【００１０】
排気通路１０へ流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ装置により、すなわち、ＥＧＲ通路１１によりＥＧＲ弁１２を介して、吸気側へ還流される。排気の残りは、可変ノズル型の過給機３の排気タービンを通り、これを駆動する。
ここで、排気通路１０の排気タービン下流には、排気浄化のため、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、トラップしたＮＯｘを排気空燃比がリッチのときに脱離浄化することのできるＮＯｘトラップ触媒１３を配置してある。また、このＮＯｘトラップ触媒１３には、酸化触媒（貴金属）を担持させて、流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を酸化する機能を持たせてある。
【００１１】
コントロールユニット２０には、エンジン１の制御のため、エンジン回転数Ｎｅ検出用の回転数センサ２１、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル開度センサ２２、吸入空気量Ｑａｃ検出用のエアフローメータ２３、エンジン冷却水温Ｔｗ検出用の水温センサ２４から、信号が入力されている。
また、ＮＯｘトラップ触媒１３の担体温度Ｔｂｅｄを検出する触媒担体温度センサ２５が設けられ、この信号もコントロールユニット２０に入力されている。但し、ＮＯｘトラップ触媒１３の担体温度Ｔｂｅｄはその下流側などに排気温度センサを設けて、排気温度より間接的に検出するようにしてもよい。
【００１２】
コントロールユニット２０は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁９による燃料噴射の燃料噴射量及び噴射時期制御のための燃料噴射弁９への燃料噴射指令信号、吸気絞り弁５への開度指令信号、ＥＧＲ弁１２への開度指令信号、過給機３の可変ノズル機構１５へのノズル開度指令信号等を出力する。
ここにおいて、コントロールユニット２０では、ＮＯｘトラップ触媒１３にトラップされたＮＯｘの脱離浄化のための制御を行うようにしており、かかる制御について、以下に詳細に説明する。
【００１３】
図２はコントロールユニット２０にて実行されるＮＯｘ脱離浄化制御のメインルーチンのフローチャートである。
Ｓ１では、各種センサ信号を読込み、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度ＡＰＯ、吸入空気量Ｑａｃ、水温Ｔｗ、触媒担体温度Ｔｂｅｄを検出する。
Ｓ２では、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされて堆積したＮＯｘ堆積量を計算する。例えば特許第２６００４９２号公報第６頁に記載されているＮＯｘ吸収量の計算のようにエンジン回転数の積算値から推測してもよいし、走行距離から推測してもよい。尚、積算値を用いる場合は、ＮＯｘ脱離浄化が完了した時点で、その積算値をリセットする。
【００１４】
Ｓ３では、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ脱離浄化のためのリッチスパイクモードの制御中であることを示すｓｐフラグが既に立っているか否かを判定する。ｓｐフラグ＝０の場合は、Ｓ４の判定へ進み、ｓｐフラグ＝１の場合は、Ｓ６へ進む。
Ｓ４では、Ｓ２で計算したＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ堆積量が所定量ＮＯｘ１に達して、ＮＯｘ脱離浄化時期になったか否かを判定する。ＮＯｘ堆積量＜ＮＯｘ１で、脱離浄化時期でない場合は、リターンする。
【００１５】
ＮＯｘ堆積量≧ＮＯｘ１で、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ脱離浄化時期と判定された場合は、Ｓ５でｓｐフラグを立てた後、Ｓ６へ進む。
Ｓ６では、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ脱離浄化のためのリッチスパイクモードの制御として、空燃比をリッチ化することで、通常のリーン運転からリッチ運転へ切換える。具体的には、目標空燃比（以下目標λといい、数値としては空気過剰率で表す）をリッチ（例えばλ＝０．９）に設定して、制御する。目標λへの制御については後述する。
【００１６】
Ｓ７では、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ脱離浄化のためのリッチスパイクモードでの最適な燃焼方式に切換える。具体的には、以下に述べるように、図３のサブルーチンに従い、ＮＯｘトラップ触媒の状態に応じて、排気温度上昇効果の大きい第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）と、排気温度上昇効果の小さい第２の燃焼方式（通常燃焼）とに、選択的に切換える。これらの燃焼方式自体については後述する。
【００１７】
Ｓ７１では、触媒担体温度Ｔｂｅｄが第１の所定温度Ｔ１（例えば３５０℃）より低いか否かを判定する（図４参照）。
Ｔｂｅｄ＜Ｔ１（低温側）の場合は、Ｓ７２へ進み、燃焼方式を排気温度上昇効果の大きい第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）に切換える。
Ｔｂｅｄ≧Ｔ１の場合は、Ｓ７３へ進む。
【００１８】
Ｓ７３では、触媒担体温度Ｔｂｅｄが第２の所定温度Ｔ２（例えば４００℃）より高いか否かを判定する（図４参照）。
Ｔｂｅｄ＞Ｔ２（高温側）の場合は、Ｓ７４へ進み、燃焼方式を排気温度上昇効果の小さい第２の燃焼方式（通常燃焼）に切換える。
Ｔｂｅｄ≦Ｔ２の場合（Ｔ１≦Ｔｂｅｄ≦Ｔ２で、触媒担体温度が低温側と高温側との中間温度域の場合）は、Ｓ７５へ進む。
【００１９】
Ｓ７５では、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷（例えば燃料噴射量Ｑｆ）を読込み、図５の低回転・低負荷領域（Ｚ１）か、図５の高回転・高負荷領域（Ｚ２）かを判定する。
低回転・低負荷領域（Ｚ１）の場合は、Ｓ７６へ進んで、燃焼方式を排気温度上昇効果の大きい第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）に切換える。
高回転・高負荷領域（Ｚ２）の場合は、Ｓ７７へ進んで、燃焼方式を排気温度上昇効果の小さい第２の燃焼方式（通常燃焼）に切換える。
【００２０】
図３のサブルーチンにより燃焼方式を決定した後は、図２のＳ８へ進む。
Ｓ８では、リッチスパイクモードにて所定時間ｔspike 経過したか否かを判定し、経過していない場合は、リターンする。経過した場合は、ＮＯｘ脱離浄化完了と見なして、Ｓ９へ進む。
Ｓ９では、ＮＯｘ脱離浄化が完了したので、リッチスパイクモードの制御を終了し、通常制御へ戻す。すなわち、空燃比を再びリーン化して、リッチ運転からリーン運転へ戻すと共に、通常の燃焼方式へ戻す。そして、Ｓ１０で、ｓｐフラグ＝０として、リターンする。
【００２１】
次に、第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）及び第２の燃焼方式（通常燃焼）のうち、第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）について詳しく説明する。
ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ脱離浄化を行う場合、排気空燃比をリッチ（λ＝０．９程度）に制御し、かつ排気温度を２５０℃以上にする必要がある。
リーン条件の常用運転領域では、通常、パイロット噴射を行っており、パイロット噴射時期は４０〜１０°BTDC、パイロット噴射量は１〜３mm3/st、主噴射時期は１０〜−５°BTDC程度で、パイロット噴射と主噴射との間隔は１０〜３０°CA程度の設定である。
【００２２】
通常の運転から、低λで且つ高排温を実現するためには、吸気量を絞る必要がある。ところが、吸気量を絞った場合、筒内の圧縮端温度が低下してしまうことから、燃焼が不安定となり、通常のリーン燃焼と同じようなパイロット噴射の設定では、主噴射の噴射時期を進角する必要がある（図６；参考例（１））。このような燃料噴射量と噴射時期の設定では、排温を上げるために噴射時期をリタードさせたくとも、燃焼が不安定になってしまうことから、リタードにも限界があり、低λ、高排温を実現することは難しい。
【００２３】
そこで  特許文献１では、主噴射を分割することで噴射時期のリタード限界を広げ、低λ、高排温の実現を図っている（図７；参考例（２））。
しかしながら、前に吹いた燃料の燃焼が活発な状態で次の燃料を噴射しているため、燃焼は図７に示すように連続したものとなる。すなわち、主燃焼のために分割された燃料は、前に噴かれた燃焼の火炎中に噴射されることから、噴射されるや否や燃焼が開始し、拡散燃焼割合が増え、部分的な当量比は非常にリッチとなり、スモークが大幅に悪化してしまう。
【００２４】
そこで、本発明では、分割リタード燃焼として、図８に示すように、主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる予備燃焼とを行わせ、前記予備燃焼は、圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍で起き、また、前記主燃焼は、前記予備燃焼が終了した後に開始するように、燃料噴射（ａ、ｂ）を制御する。
すなわち、圧縮行程でまず燃料を噴射し（ａ）、ＴＤＣ近傍での筒内温度（圧縮端温度）を高めるための予備燃焼を行う。運転条件に応じて、予備燃焼の熱発生が起こる噴射量は異なるが、少なくとも予備燃焼の熱発生が確認でき、主燃焼のための燃料噴射時の筒内温度が自己着火可能な温度を上回るために必要な量の燃料を噴射する。また、各運転条件において予想される圧縮端温度に応じて予備燃焼のための燃料噴射量、及び時期を変えることで、予備燃焼の安定性を向上できる。
【００２５】
続いて、予備燃焼が終了してから、主燃焼が開始するように、主燃焼のための燃料をＴＤＣ以降に噴射する（ｂ）。
つまり、予備燃焼によって筒内温度を高めることで、主燃焼のリタード限界を広げて、目標温度への制御性を向上させる一方、予備燃焼が確実に終了した後に主燃焼の燃料を噴射することで、主燃焼のための着火遅れ期間を確保し、主燃焼の予混合燃焼割合を高くして、スモークの排出を抑制する。
【００２６】
予備燃焼の開始時期から主燃焼の開始時期までの間隔は、エンジン回転数にもよるが、少なくとも２０°CA以上は離れていないと、予備燃焼（予備燃焼による熱発生）が完全には終了しない。このような間隔の設定により、主燃焼の悪化を抑制して、スモークの悪化を防ぐことができる。また、膨張行程で主燃焼が開始することから、燃焼速度は非常に遅く、主燃焼の燃焼終了は５０°ATDC以降となる。主燃焼の終了時期をできるだけ遅くすることで、主燃焼が緩慢になり、燃焼騒音の悪化を抑制できる。
【００２７】
本発明に係る分割リタード燃焼を実現すれば、図９の（３）に示すように、参考例（１）、（２）と比較して、リッチ条件を実現した際にも、高排温で、且つ低スモークな燃焼が実現できている。更に、ＨＣについても非常に低い値を示している。
また、予備燃焼によって主燃焼のリタード限界が広がることから、主噴射の噴射時期をリタードしても低λ条件での燃焼は安定し、高い排気温度の実現が可能となった。
【００２８】
図１０を参照し、主燃焼の時期がリタードすれば、主燃焼の予混合割合が増えるため、λが小さい条件であってもリタードすればするだけ、スモークが抑制されている。また、主燃焼の時期がリタードすれば、より高い排気温度を実現でき、主燃焼のための燃料噴射時期を変えることで、排気温度を制御できる。
尚、負荷が低い状態では、目標排温を達成するための主燃焼の燃焼時期が非常にリタードするため、予備燃焼が一度だけでは主燃焼の噴射時期の筒内温度を高く維持できない場合もある。その場合は図１１に示すように予備燃焼を複数回行い、それぞれの熱発生が重ならないようにすることで、低負荷条件であっても低スモークと高排温の両立を図ることができる。
【００２９】
しかしながら、上記の分割リタード燃焼については、次のような問題点がある。
排気空燃比をリッチ化して、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離浄化するときに、常に、分割リタード燃焼を行わせると、ＮＯｘトラップ触媒の状態によっては、その担体温度ＴｂｅｄがＮＯｘ転換効率ηNOx が良好な温度範囲（例えば２５０〜５００℃）を超えて、ＮＯｘ転換効率ηNOx が低下するおそれがある（図４参照）。
【００３０】
ここで、Ｔｂｅｄ＞５００℃の高温側でＮＯｘ転換効率ηNOx が低下する理由について説明する。
ＮＯｘ吸収の反応式は、次式により表すことができる。
ＭｅＣＯ3 ＋ＮＯ2 ＝ＭｅＮＯ3 ＋ＣＯ2 
尚、Ｍｅはメタルで、金属類の物質であることを示す（例えばセシウムＣｓ等）。
【００３１】
図１２は、温度（℃）と、上記反応式の自由エネルギーΔＧ（ＫＪ）との関係を示している。
自由エネルギーΔＧがマイナス方向であるほど、反応が促進される方向、すなわち窒素酸化物ＮＯ2 がＭｅＮＯ3 として吸収される方向になる。
ところが、温度が上がり過ぎると、図１２の特性により、ΔＧがプラス方向に動き、反応式が逆方向に平衡移動するので、ＮＯｘが吸収されにくいことになる。
【００３２】
すなわち、図１２で温度が上がるほど、反応式ＭｅＣＯ3 ＋ＮＯ2 ＝ＭｅＮＯ3 ＋ＣＯ2 は、その右辺側に平衡が偏るということを示している。
従って、触媒担体温度が高温になり過ぎると、ＮＯｘ類の吸着性能が落ち、言い換えれば、Ｎ2 への転換効率が落ちることになるのである。
そこで、本発明では、ＮＯｘトラップ触媒の状態に応じて、第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）と第２の燃焼方式（通常燃焼）とを選択的に切換えている。
【００３３】
従って、第２の燃焼方式は、第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）以外の燃焼方式で、第１の燃焼方式より排気温度上昇効果の小さい燃焼方式であればよい。すなわち、図６に示した参考例（１）のような燃焼方式でよい。尚、パイロット噴射はあってもなくてもよいし、噴射時期はＢＴＤＣでよい。
本実施形態によれば、ＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを脱離浄化するときに、燃焼方式の切換えにより、ＮＯｘトラップ触媒の担体温度ＴｂｅｄをＮＯｘ転換効率ηNOx の良好な所定の温度範囲（２５０〜５００℃）に維持することができる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、ＮＯｘトラップ触媒の状態として、ＮＯｘトラップ触媒の担体温度Ｔｂｅｄを検出し、これに応じて、低温側で第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）を選択し、高温側で第２の燃焼方式（通常燃焼）を選択することにより、ＮＯｘトラップ触媒の担体温度をＮＯｘ転換効率の良好な所定の温度範囲（２５０〜５００℃）に確実に維持することができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、ＮＯｘトラップ触媒の状態として、ＮＯｘトラップ触媒の担体温度Ｔｂｅｄと運転領域（エンジン回転数及び負荷）とを検出し、ＮＯｘトラップ触媒の担体温度Ｔｂｅｄに応じて、低温側で第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）を選択し、高温側で第２の燃焼方式（通常燃焼）を選択する一方、低温側と高温側との間の中間温度域では、運転領域に応じて、低回転、低負荷側で第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）を選択し、高回転、高負荷側で第２の燃焼方式（通常燃焼）を選択することにより、中間温度域では、運転領域により温度変化を予想して切換制御するので、ＮＯｘトラップ触媒の担体温度をＮＯｘ転換効率の良好な所定の温度範囲（２５０〜５００℃）により確実に維持することができる。
【００３６】
尚、本実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒の担体温度と運転領域とで、担体温度の方を優先したが、ＮＯｘトラップ触媒の状態として、運転領域のみを検出し、これに応じて、低回転、低負荷側で第１の燃焼方式（分割リタード燃焼）を選択し、高回転、高負荷側で第２の燃焼方式（通常燃焼）を選択するようにしてもよい。この場合には、温度予測に基づいて切換制御することになるが、センサが不要となり、コストダウンが可能となる。
【００３７】
次に、目標λへの制御、及び、分割リタード燃焼中のトルク補正について説明する。
リタード燃焼の場合、トルクが低下するので、目標λを維持しつつ、トルクをいかに補償するかが問題となる。
図１３はトルク補正を含む空気量制御のフローチャートである。
Ｓ１０１では、アクセル開度ＡＰＯ、エンジン回転数Ｎｅから、要求エンジントルク相当の要求燃料噴射量Ｑｆを算出する。
【００３８】
Ｓ１０２では、要求燃料噴射量Ｑｆと目標λとから、基本目標空気量ｔＱａｃｂを算出する。尚、分割リタード燃焼時の目標λは、通常のリーン燃焼時の目標λより十分に低いので、分割リタード燃焼時の基本目標空気量ｔＱａｃｂは、通常のリーン燃焼時の基本目標空気量ｔＱａｃｂより十分に小さく設定される。
Ｓ１０３では、分割リタード燃焼中か否かを判定し、分割リタード燃焼中の場合は、Ｓ１０４、Ｓ１０５へ進む。
【００３９】
Ｓ１０４では、目標λ、エンジン回転数Ｎｅ、主燃焼のための燃料噴射時期（主噴射時期）などから、トルク補正値Ｋａを算出する。ここで、目標λが１より小さくなると、トルクが低下するので、目標λが１より小さくなるに従って、Ｋａを大きくする。また、エンジン回転数Ｎｅが高くなると、燃焼時間が同じでも、クランク角が変化して、トルクが低下するので、エンジン回転数Ｎｅが高くなるに従って、Ｋａを大きくする。また、主噴射時期が遅角するほど、トルク低下が大きくなるので、Ｋａを大きくする。
【００４０】
Ｓ１０５では、トルク補正のため、基本目標空気量Ｑａｃｂにトルク補正値Ｋａを乗じて、目標空気量ｔＱａｃ＝ｔＱａｃｂ×Ｋａを算出する。
一方、Ｓ１０３での判定で、分割リタード燃焼中でない場合は、Ｓ１０６へ進んで、基本目標空気量Ｑａｃｂをそのまま最終的な目標空気量ｔＱａｃ＝ｔＱａｃｂとする。
Ｓ１０５又はＳ１０６の後は、Ｓ１０７へ進み、目標空気量ｔＱａｃを実現するように、吸気絞り弁及びＥＧＲ弁を制御する。より具体的には、目標空気量ｔＱａｃを実現するように、吸気絞り弁を制御し、その上で、微調整のため、エアフローメータにより実空気量Ｑａｃを検出し、Ｑａｃ＝ｔＱａｃとなるように、ＥＧＲ弁でフィードバック制御を行う。
【００４１】
図１４は燃料噴射量制御のフローチャートである。
Ｓ２０１では、エアフローメータにより実空気量Ｑａｃを検出する。
Ｓ２０２では、実空気量Ｑａｃと目標λとから、目標燃料噴射量ｔＱｆを算出する。
Ｓ２０３では、分割リタード燃焼中か否かを判定し、分割リタード燃焼中の場合は、Ｓ２０４へ進む。
【００４２】
Ｓ２０４では、分割噴射にて、目標燃料噴射量ｔＱｆを実現するように、燃料噴射弁を制御する。
一方、Ｓ２０３での判定で、分割リタード燃焼中でない場合は、Ｓ２０５へ進んで、通常噴射にて、目標燃料噴射量ｔＱｆを実現するように、燃料噴射弁を制御する。
以上のように、分割リタード燃焼時は、要求エンジントルクと目標λとから定まる目標空気量をトルク補正値により増量補正し、実空気量と目標λとから目標燃料噴射量を算出して制御することにより、目標λを実現したままトルクの低下を抑制できる。また、主噴射時期などに応じたトルク補正により、主燃焼によるエンジンの発生トルクが一定となるように制御でき、運転性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】ＮＯｘ脱離浄化制御のメインルーチンのフローチャート
【図３】リッチスパイク用燃焼制御のサブルーチンのフローチャート
【図４】触媒担体温度による燃焼方式選択の説明図
【図５】運転領域による燃焼方式選択の説明図
【図６】参考例１の燃焼形態を示す図
【図７】参考例２の燃焼形態を示す図
【図８】分割リタード燃焼の燃焼形態を示す図
【図９】参考例１、２と分割リタード燃焼の排気ガス状態を比較した図
【図１０】主燃焼時期と排気ガスの状態との関係を示す図
【図１１】分割リタード燃焼の別の燃焼形態を示す図
【図１２】反応式の特性図
【図１３】トルク補正を含む空気量制御のフローチャート
【図１４】燃料噴射量制御のフローチャート
【符号の説明】
【００４４】
１  ディーゼルエンジン
２  吸気通路
３  可変ノズル型の過給機
５  吸気絞り弁
９  燃料噴射弁
１０  排気通路
１１  ＥＧＲ通路
１２  ＥＧＲ弁
１３  ＮＯｘトラップ触媒
１５  可変ノズル機構
２０  コントロールユニット
２１  回転数センサ
２２  アクセル開度センサ
２３  エアフローメータ
２４  水温センサ
２５  触媒担体温度センサ
【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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