(57)【要約】【課題】エコラン制御やハイブリッド制御等によりエンジンが一時停止された場合に、触媒を含む排気浄化装置の温度が低下し、エンジン再始動後の排気の浄化が不十分になることを防止することができる内燃機関を提供する。【解決手段】燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達する内燃機関であって、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を含む排気浄化装置が配置され、機関が一時停止される前に、前記排気浄化装置で発熱反応を起こす物質の発生量が増大する運転モードが実行される。前記排気浄化装置で発熱反応を起こす物質は、未燃ＨＣやＣＯである。前記運転モードでは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多くなるように制御される。前記機関が一時停止される前には少なくとも、設定された時間、前記運転モードが実行される。【選択図】        図１３
2005113703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を含む排気浄化装置が配置された内燃機関であって、
機関が一時停止される前に、前記排気浄化装置で発熱反応を起こす物質の発生量が増大する運転モードが実行される
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達する内燃機関であって、
機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を含む排気浄化装置が配置され、
機関が一時停止される前に、前記排気浄化装置で発熱反応を起こす物質の発生量が増大する運転モードが実行され、
前記運転モードでは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多くなるように制御される
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関において、
前記機関が一時停止される前には少なくとも、設定された時間、前記運転モードが実行される
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関において、
前記排気浄化装置の温度に応じて、前記機関が一時停止される前の前記運転モードの実行時間が変更される
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関において、
前記排気浄化装置の温度が設定された温度になるまで、前記機関が一時停止される前の前記運転モードが実行される
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関において、
前記機関が一時停止される前の前記運転モードでは、空燃比がリッチにされる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関において、
前記機関が一時停止される前の前記運転モードでは、更に、排気ガス温が上昇する運転がなされる
ことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関に関し、特に、エコラン制御やハイブリッド制御等によりエンジンが一時停止された場合に、触媒を含む排気浄化装置の温度が低下し、エンジン再始動後の排気の浄化が不十分になることを防止することができる内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両においては、エンジン排気中に含まれる有害成分であるＮＯX，ＨＣ，ＣＯの大気への排出を防止すべくこれらを同時に浄化する三元触媒のような触媒や、排気に含まれるパティキュレートを物理的に捕集するパティキュレートフィルタ（ＤＰＦなど）が用いられている。触媒やパティキュレートフィルタのような排気浄化装置は、エンジン排気によって加熱されて或る活性化温度以上に暖機（加熱）された状態でなければ有効に作動しない。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８５８７８号公報
【特許文献２】特開２０００−１４５５１２号公報
【特許文献３】特許第３２３０４３８号公報
【特許文献４】特開２０００−９７０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、近時、車両の運転中、信号待ちや道路渋滞による車両の一時停車時にエンジンを一時停止させるエコラン車や車両の運転状態に応じてエンジンと電気モータの２つの駆動源を適宜使い分けるハイブリッド車が注目されており、これらのエコラン車やハイブリッド車においては、エコラン制御やハイブリッド制御によりエンジンが一時停止されると、エンジンから排気浄化装置に高温の排気ガスが流入されず、長い時間熱源の流入が途絶えることになる。そのため、排気浄化装置の温度低下を招くおそれがあり、排気浄化装置の温度活性ウィンドウから外れることとなれば、エンジンが再始動した後の排気エミッションの悪化を招く。
【０００５】
なお、上記特許文献１（特開２００２−２８５８７８号公報）には、エコラン車やハイブリッド車において、エンジンが一時停止され、エンジン排気浄化触媒の温度がその浄化機能維持のために必要な所定の下限しきい値まで低下したときには、所定の車両運転条件（エンジン一時停止条件）が成立していても、エンジンを再始動させる方法が開示されている。しかしながら、この方法によれば、モータのみで車両を駆動している時であっても、触媒温度を上昇させるためにエンジンを再始動させているので、燃費が悪化する。
【０００６】
本発明の目的は、エコラン制御やハイブリッド制御等によりエンジンが一時停止された場合に、触媒を含む排気浄化装置の温度が低下し、エンジン再始動後の排気の浄化が不十分になることを防止することができる内燃機関を提供することである。
本発明の他の目的は、エコラン制御やハイブリッド制御等によりエンジンが一時停止された場合に、触媒を含む排気浄化装置の温度が低下し、エンジン再始動後の排気の浄化が不十分になることを防止するとともに、内燃機関の停止時の振動を抑制することのできる内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内燃機関は、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を含む排気浄化装置が配置された内燃機関であって、機関が一時停止される前に、前記排気浄化装置で発熱反応を
起こす物質の発生量が増大する運転モードが実行されることを特徴としている。
【０００８】
本発明の内燃機関は、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達する内燃機関であって、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を含む排気浄化装置が配置され、機関が一時停止される前に、前記排気浄化装置で発熱反応を起こす物質の発生量が増大する運転モードが実行され、前記運転モードでは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多くなるように制御されることを特徴としている。前記運転モードの実行時期は、機関が一時停止される直前であることが望ましい。前記運転モードが実行されるときには、他の運転モードから前記運転モードに切り換えられる。前記排気浄化装置で発熱反応を起こす物質には、未燃ＨＣやＣＯが含まれる。
【０００９】
本発明の内燃機関において、前記機関が一時停止される前には少なくとも、設定された時間、前記運転モードが実行されることを特徴としている。
【００１０】
本発明の内燃機関において、前記排気浄化装置の温度に応じて、前記機関が一時停止される前の前記運転モードの実行時間が変更されることを特徴としている。
【００１１】
本発明の内燃機関において、前記排気浄化装置の温度が設定された温度になるまで、前記機関が一時停止される前の前記運転モードが実行されることを特徴としている。
【００１２】
本発明の内燃機関において、前記機関が一時停止される前の前記運転モードでは、空燃比がリッチにされることを特徴としている。
【００１３】
本発明の内燃機関において、前記機関が一時停止される前の前記運転モードでは、更に、排気ガス温が上昇する運転がなされることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エコラン制御やハイブリッド制御等によりエンジンが一時停止された場合に、触媒を含む排気浄化装置の温度が低下し、エンジン再始動後の排気の浄化が不十分になることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明を４ストローク圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。図１において、符号１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は、対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結されている。サージタンク１２は、吸気ダクト１３およびインタークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結されている。コンプレッサ１６の入口部は、空気吸込管１７を介してエアクリーナ１８に連結されている。空気吸込管１７内には、ステップモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置されている。
【００１７】
排気ポート１０は、排気マニホールド２１および排気管２２を介して、排気ターボチャージャ１５の排気タービン２３の入口部に連結されている。排気タービン２３の出口部は、排気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５ａ及びパティキュレートを捕集するパテ
ィキュレートフィルタ２５ｂを内蔵した触媒コンバータ２６に連結されている。触媒コンバータ２６には、触媒２５ａの温度を検出するための温度センサ２７が取付けられている。ここで、温度センサ２７は、触媒２５ａの温度に代えて、パティキュレートフィルタ２５ｂの温度を検出するセンサであってもよい。
【００１８】
触媒コンバータ２６の出口部に連結された排気管２８とスロットル弁２０の下流の空気吸込管１７とは、ＥＧＲ通路２９を介して互いに連結されている。ＥＧＲ通路２９内には、ステップモータ３０により駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置されている。また、ＥＧＲ通路２９内には、ＥＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３２が配置されている。機関冷却水がインタークーラ３２内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００１９】
燃料噴射弁６は、燃料供給管３３を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレーン３４に連結されている。このコモンレーン３４内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給される。コモンレーン３４内に供給された燃料は、各燃料供給管３３を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレーン３４には、コモンレーン３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ３６が取付けられている。燃料圧センサ３６の出力信号に基づいて、コモンレーン３４内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
【００２０】
クランクシャフト３７は、自動変速機３８に連結されている。電子制御ユニット４０は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備している。温度センサ２７の出力信号は、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。燃料圧センサ３６の出力信号も対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。サージタンク１２内には、サージタンク１２内の絶対圧を検出するための圧力センサ３９が配置されている。スロットル弁２０の上流の空気吸込管１７内には、吸入空気の質量流量を検出するための質量流量計４９が配置されている。これら圧力センサ３９および質量流量計４９の出力信号は、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。
【００２１】
アクセルペダル５０には、アクセルペダル５０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接続されている。負荷センサ５１の出力電圧は、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５には、クランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２が接続されている。更に、入力ポート４５には、車速センサ５３の車速を表す出力パルスが入力される。また、自動変速機３８がニュートラル位置にあるか否かを検出するためのニュートラルセンサ５４の出力信号が入力ポート４５に入力される。出力ポート４６は、対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０および燃料ポンプ３５に接続されている。
【００２２】
本実施形態では、エコラン制御やハイブリッド制御によりエンジンが一時停止される前には、本出願人が特許第３１１６８７６号公報，特開２０００−９７０７８号公報，特開２０００−１４５５１２号公報等にて開示した、いわゆる低温燃焼を行う。ここで、低温燃焼とは、上記公報に記載されている通り、燃焼室内の不活性ガス量が増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達する内燃機関であって、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量を多くすることによって燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制し、それにより燃焼室内において煤が生成されるのを抑制する（煤がほとんど発生しない）燃焼
のことである。
以下に、上記低温燃焼について、詳細に説明する。
【００２３】
図２は、機関低負荷運転時にスロットル弁２０の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃比Ａ／Ｆ（図２の横軸）を変化させたときの出力トルクの変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯx の排出量の変化を示す実験例を表している。図２からわかるように、この実験例では、空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下のときにはＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
【００２４】
図２に示されるように、ＥＧＲ率を増大することにより、空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が４０パーセント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度になったときにスモークの発生量が増大を開始する。次いで、更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくするとスモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次いで更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると今度はスモークが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセント以上とし、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとスモークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなくなる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またＮＯx の発生量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，ＣＯの発生量は増大し始める。なお、図２の実験結果は、燃料の噴射時期を固定した状態で行ったものである。
【００２５】
図３−１は、空燃比Ａ／Ｆが２１付近で、スモークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧変化を示している。図３−２は、空燃比Ａ／Ｆが１８付近で、スモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の燃焼圧の変化を示している。図３−１と図３−２とを比較すればわかるように、スモークの発生量がほぼ零である図３−２に示す場合は、スモークの発生量が多い図３−１に示す場合に比べて、燃焼圧が低いことがわかる。
【００２６】
図２および図３−１，図３−２に示される実験結果から次のことが言える。即ち、まず第１に、空燃比Ａ／Ｆが１５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには、図２に示されるようにＮＯx の発生量がかなり低下する。ＮＯx の発生量が低下したということは、燃焼室５内の燃焼温度が低下していることを意味しており、従って煤がほとんど発生しないときには、燃焼室５内の燃焼温度が低くなっていると言える。同じことが図３からも言える。即ち、煤がほとんど発生していない図３−２に示す状態では、燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室５内の燃焼温度は、低くなっていることになる。
【００２７】
第２に、スモークの発生量、即ち煤の発生量がほぼ零になると、図２に示されるようにＨＣおよびＣＯの排出量が増大する。このことは、炭化水素が煤まで成長せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に含まれる図４に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると、熱分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような形態をとるかは明確ではないが、いずれにしても図４に示されるような炭化水素は、煤の前駆体を経て煤まで成長することになる。従って、上述したように、煤の発生量がほぼ零になると、図２に示される如くＨＣおよびＣＯの排出量が増大するが、このときのＨＣは煤の前駆体又はその前の状態の炭化水素である（以下、未燃ＨＣと称する）。
【００２８】
図２および図３−１，図３−２に示される実験結果に基づくこれらの考察をまとめると、燃焼室５内の燃焼温度が低いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排出されることになる。このことについて更に詳細に実験研究を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその周囲のガス温度が或る温度以下である場合には、煤の成長過程が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以上になると煤が生成され
ることが判明したのである。
【００２９】
ところで、煤の前駆体の状態で炭化水素の生成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即ち上述の或る温度は、燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種々の要因によって変化するので何度であるかということは言えないが、この或る温度はＮＯx の発生量と深い関係を有しており、従って、この或る温度は、ＮＯx の発生量から或る程度規定することができる。即ち、ＥＧＲ率が増大するほど、燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低下し、ＮＯx の発生量が低下する。このときＮＯx の発生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤がほとんど発生しなくなる。従って、上述の或る温度は、ＮＯx の発生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったときの温度にほぼ一致する。
【００３０】
一旦、煤が生成されると、この煤は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはできない。これに対して、煤の前駆体又はその前の状態の炭化水素は、酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって容易に浄化することができる。このように酸化機能を有する触媒による後処理を考えると、炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態で燃焼室５から排出させるか、或いは煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大きな差がある。本実施形態において採用されている、この燃焼システムは、燃焼室５内において煤を生成させることなく炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって燃焼室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有する触媒により酸化せしめることを核としている。
【００３１】
さて、煤が生成される前の状態で炭化水素の成長を停止させるには、燃焼室５内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を、煤が生成される温度よりも低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およびその周囲のガス温度を抑制するには、燃料が燃焼した際の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響することが判明している。
【００３２】
即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼する。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くなる。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
【００３３】
一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混合ガス中に燃料が存在する場合には、若干状況が異なる。この場合には、蒸発燃料は、周囲に拡散して不活性ガス中に混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合には、燃焼熱は、周りの不活性ガスに吸収されるために、燃焼温度は、さほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制するには、不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不活性ガスの吸熱作用によって、燃焼温度を低く抑えることができることになる。
【００３４】
この場合、燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそうするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。なお、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用は強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが好ましいことになる。この点、ＣＯ2 やＥＧＲガスは比較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用いることは好ましいと言える。
【００３５】
図５は、不活性ガスとしてＥＧＲガスを用い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とスモークとの関係を示している。即ち、図５において、曲線Ａは、ＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９０℃に維持した場合を示している。曲線Ｂは、小型の冷却装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示している。曲線Ｃは、ＥＧＲガスを強制的に
冷却していない場合を示している。
【００３６】
図５の曲線Ａで示されるように、ＥＧＲガスを強力に冷却した場合には、ＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この場合には、ＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。一方、図５の曲線Ｂで示されるように、ＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し高いところで煤の発生量がピークとなり、この場合には、ＥＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
【００３７】
また、図５の曲線Ｃで示されるように、ＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合には、ＥＧＲ率が５５パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この場合には、ＥＧＲ率をほぼ７０パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。なお、図５は、機関負荷が比較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負荷が小さくなると、煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限は、ＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化する。
【００３８】
図６は、不活性ガスとしてＥＧＲガスを用いた場合において、燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガスの割合を示している。なお、図６において縦軸は、燃焼室５内に吸入される全吸入ガス量を示している。また、鎖線Ｙは、過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全吸入ガス量を示している。また、横軸は、要求負荷を示している。
【００３９】
図６を参照すると、空気の割合、即ち混合ガス中の空気量は、噴射された燃料を完全に燃焼せしめるのに必要な空気量を示している。即ち、図６に示される場合では、空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となっている。一方、図６において、ＥＧＲガスの割合、即ち混合ガス中のＥＧＲガス量は、噴射燃料が燃焼せしめられたときに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス量を示している。このＥＧＲガス量は、ＥＧＲ率で表すとほぼ５５パーセント以上であり、図６に示す実施形態では、７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸入された全吸入ガス量を図６において実線Ｘとし、この全吸入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図６に示すような割合にすると、燃料およびその周囲のガス温度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くして煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯx 発生量は、１０p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってＮＯx の発生量は極めて少量となる。
【００４０】
燃料噴射量が増大すれば、燃料が燃焼した際の発熱量が増大するので、燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するためには、ＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならない。従って、図６に示されるように、ＥＧＲガス量は、噴射燃料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。即ち、ＥＧＲガス量は、要求負荷が高くなるにつれて増大する必要がある。
【００４１】
ところで、過給が行われていない場合には、燃焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限はＹであり、従って、図６において要求負荷がＬ0 よりも大きい領域では、要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガス割合を低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することができない。云い換えると、過給が行われていない場合に、要求負荷がＬ0 よりも大きい領域において、空燃比を理論空燃比に維持しようとした場合には、要求負荷が高くなるにつれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷がＬ0 よりも大きい領域では、燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
【００４２】
ところが図１に示されるように、ＥＧＲ通路２９を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ１５の空気吸込管１７内にＥＧＲガスを再循環させると、要求負荷がＬ0 よりも大きい領域においてＥＧＲ率を５５パーセント以上、例えば７０パーセントに維持することができ、斯くして燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持することができる。即ち、空気吸込管１７内におけるＥＧＲ率が例えば７０パーセントになるようにＥＧＲガスを再循環させれば、排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６により昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も７０パーセントとなり、斯くしてコンプレッサ１６により昇圧しうる限度まで燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持することができる。従って、低温燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大することができることになる。
【００４３】
なお、この場合、要求負荷がＬ0 よりも大きい領域でＥＧＲ率を５５パーセント以上にする際には、ＥＧＲ制御弁３１が全開せしめられ、スロットル弁２０が若干閉弁せしめられる。前述したように、図６は、燃料を理論空燃比のもとで燃焼させる場合を示しているが、空気量を図６に示される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッチにしても煤の発生を阻止しつつＮＯx の発生量を１０p.p.m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量を図６に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の平均値を１７から１８のリーンにしても煤の発生を阻止しつつＮＯx の発生量を１０p.p.m 前後又はそれ以下にすることができる。
【００４４】
即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過剰となるが、燃焼温度が低い温度に抑制されているために過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成されることがない。また、このときＮＯx も極めて少量しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量の煤が生成されるが、本実施形態では燃焼温度が低い温度に抑制されているので、煤は全く生成されない。更に、ＮＯx も極めて少量しか発生しない。
【００４５】
このように低温燃焼が行われているときには、空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろうと理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリーンであろうと煤が発生されず、ＮＯx の発生量が極めて少量となる。従って、燃料消費率の向上を考えると、このとき平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。ところで、燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を、炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制しうるのは、燃焼による発熱量が比較的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って、本実施形態では、機関中低負荷運転時には、燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼を行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしている。
なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とは、これまでの説明から明らかであり上述したように、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤がほとんど発生しない燃焼のことをいい、第２の燃焼、即ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が少い燃焼のことをいう。
【００４６】
図７は、第１の燃焼、即ち低温燃焼が行われる第１の運転領域Ｉと、第２の燃焼、即ち従来の燃焼方法による燃焼が行われる第２の燃焼領域IIとを示している。
なお、図７において、縦軸ＴＱは要求トルクを示しており、横軸Ｎは機関回転数を示している。また、図７において、Ｘ（Ｎ）は、第１の運転領域Ｉと第２の運転領域IIとの第１の境界を示しており、Ｙ（Ｎ）は、第１の運転領域Ｉと第２の運転領域IIとの第２の境界を示している。第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIへの運転領域の変化判断は、第
１の境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第２の運転領域IIから第１の運転領域Ｉへの運転領域の変化判断は、第２の境界Ｙ（Ｎ）に基づいて行われる。
【００４７】
即ち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉにあって低温燃焼が行われているときに要求トルクＴＱが機関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると、運転領域が第２の運転領域IIに移ったと判断され、従来の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで、要求トルクＴＱが機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなると、運転領域が第１の運転領域Ｉに移ったと判断され、再び低温燃焼が行われる。
【００４８】
このように第１の境界Ｘ（Ｎ）と第１の境界Ｘ（Ｎ）よりも低トルク側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二つの境界を設けたのは、次の二つの理由による。第１の理由は、第２の運転領域IIの高トルク側では比較的燃焼温度が高く、このとき要求トルクＴＱが第１の境界Ｘ（Ｎ）より低くなったとしても、ただちに低温燃焼を行えないからである。即ち、要求トルクＴＱがかなり低くなったとき、即ち第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったときでなければ、ただちに低温燃焼が開始されないからである。第２の理由は、第１の運転領域Ｉと第２の運転領域II間の運転領域の変化に対してヒステリシスを設けるためである。
【００４９】
ところで、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとんど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はその前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。このとき触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂが活性化していれば、燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能を有する触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂにより良好に酸化せしめられる。本実施形態は、この作用を積極的に利用して、エコラン制御やハイブリッド制御によりエンジンが一時停止されたときの触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度低下を抑制し、エンジン再始動直後の排気エミッションの悪化を低減する。即ち、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂが温度活性ウインドウ（触媒活性化温度以上）に入っている状態において、エコラン制御やハイブリッド制御によりエンジンが一時停止されるときには、一時停止前に低温燃焼を実施し、低温燃焼により発生した炭化水素や一酸化炭素を触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂに供給することで、触媒２５ａ内やパティキュレートフィルタ２５ｂ内で発熱反応を起こさせた後に、エンジンの一時停止を行う。これにより、エンジン停止時における触媒２５ａ及びパティキュレートフィルタ２５ｂの温度低下を抑制する。
【００５０】
触媒２５ａとしては酸化触媒、三元触媒、又はＮＯx 吸収剤を用いることができる。ＮＯx 吸収剤は燃焼室５内における平均空燃比がリーンのときにＮＯx を吸収し、燃焼室５内における平均空燃比がリッチになるとＮＯx を放出する機能を有する。このＮＯx 吸収剤は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。
【００５１】
酸化触媒はもとより、三元触媒およびＮＯx 吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く三元触媒およびＮＯx 吸収剤を触媒２５ａとして用いることができる。
【００５２】
パティキュレートフィルタ２５ｂについて、図１２−１及び図１２−２を参照しつつ説明する。なお、図１２−１は、パティキュレートフィルタ２５ｂの正面図を示しており、図１２−２は、パティキュレートフィルタ２５ｂの側面断面図を示している。
【００５３】
図１２−１及び図１２−２に示されるように、パティキュレートフィルタ２５ｂは、ハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路６０，６１を具
備している。これらの排気流通路は、下流端が栓６２により閉塞された排気ガス流入通路６０と、上流端が栓６３により閉塞された排気ガス流出通路６１とにより構成される。なお、図１２−１において、ハッチングを付した部分は栓６３を示している。排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は、薄肉の隔壁６４を介して交互に配置されている。云い換えると、排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は、各排気ガス流入通路６０が４つの排気ガス流出通路６１によって包囲され、各排気ガス流出通路６１が４つの排気ガス流入通路６０によって包囲されるように配置される。
【００５４】
パティキュレートフィルタ２５ｂは、例えばコージライトのような多孔質材料から形成されている。従って、排気ガス流入通路６０内に流入した排気ガスは、図１２−２において矢印で示されるように、周囲の隔壁６４内を通って隣接する排気ガス流出通路６１内に流出する。なお、本実施形態では、各排気ガス流入通路６０および各排気ガス流出通路６１の周壁面、即ち各隔壁６４の両側表面上および隔壁６４内の細孔内壁面上には、例えばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に白金Ｐｔ等の貴金属触媒が担持されている。
【００５５】
燃焼室５内では、主にカーボンＣからなる微粒子（パティキュレート）が生成され、従って排気ガス中には、これらの微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれるこれらの微粒子は、排気ガスがパティキュレートフィルタ２５ｂの排気ガス流入通路６０内を流れているときに、或いは排気ガス流入通路６０から排気ガス流出通路６１に向かうときに、パティキュレートフィルタ２５ｂ上に捕集される。
【００５６】
パティキュレートフィルタ２５ｂの温度が高く、かつ排気ガス中の微粒子量がそれほど多くないときには、パティキュレートフィルタ２５ｂ上に捕集された微粒子は、数分から数１０分程度でもって輝炎を発することなく酸化除去せしめられる。
【００５７】
次に、図８を参照しつつ、第１の運転領域Ｉおよび第２の運転領域IIにおける運転制御について、概略的に説明する。図８は、要求トルクＴＱに対するスロットル弁２０の開度、ＥＧＲ制御弁３１の開度、ＥＧＲ率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図８に示されるように、要求トルクＴＱの低い第１の運転領域Ｉでは、スロットル弁２０の開度は、要求負荷Ｌが高くなるにつれて、全閉近くから２／３開度程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ制御弁３１の開度は、要求負荷Ｌが高くなるにつれて、全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図８に示される例では、第１の運転領域Ｉでは、ＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとされており、空燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされている。
【００５８】
言い換えると、第１の運転領域Ｉでは、ＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかりリーンなリーン空燃比となるように、スロットル弁２０の開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度が制御される。なお、第１の運転領域Ｉでは、圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは、要求負荷Ｌが高くなるにつれて遅くなる。また、噴射完了時期θＥも噴射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。
【００５９】
なお、アイドリング運転時には、スロットル弁２０は全閉近くまで閉弁され、このとき、ＥＧＲ制御弁３１も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２０を全閉近くまで閉弁すると、圧縮始めの燃焼室５内の圧力が低くなるために、圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなると、ピストン４による圧縮仕事が小さくなるために、機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドリング運転時には、機関本体１の振動を抑制するために、スロットル弁２０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００６０】
一方、機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変わると、スロット
ル弁２０の開度が、２／３開度程度から全開方向へステップ状に増大せしめられる。このとき図８に示す例では、ＥＧＲ率がほぼ７０パーセントから４０パーセント以下までステップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされる。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生するＥＧＲ率範囲（図５）を飛び越えるので、機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変わるときに、多量のスモークが発生することがない。
【００６１】
第２の運転領域IIでは、第２の燃焼、即ち従来から行われている燃焼が行われる。この燃焼方法では、煤およびＮＯx が若干発生するが低温燃焼に比べて熱効率は高く、従って機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変わると、図８に示されるように噴射量がステップ状に低減せしめられる。この第２の運転領域IIでは、スロットル弁２０は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁３１の開度は、要求トルクＴＱが高くなると次第に小さくされる。また、この運転領域IIでは、ＥＧＲ率は、要求トルクＴＱが高くなるほど低くなり、空燃比は、要求トルクＴＱが高くなるほど小さくなる。ただし、空燃比は、要求トルクＴＱが高くなってもリーン空燃比とされる。また、第２の運転領域IIでは、噴射開始時期θＳは、圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
【００６２】
図９は、要求トルクＴＱと、アクセルペダル５０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を示している。なお、図９において、各曲線は等トルク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトルクが零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝ａ，ＴＱ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが高くなる。図９に示される要求トルクＴＱは、アクセルペダル５０の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。本実施形態では、アクセルペダル５０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず初めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて、燃料噴射量等が算出される。
【００６３】
図１０は、第１の運転領域Ｉにおける空燃比Ａ／Ｆを示している。図１０において、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は、夫々空燃比が１５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各曲線間の空燃比は、比例配分により定められる。図１０に示されるように、第１の運転領域Ｉでは、空燃比がリーンとなっており、更に第１の運転領域Ｉでは、要求トルクＴＱが低くなるほど、空燃比Ａ／Ｆがリーンとされる。
【００６４】
即ち、要求トルクＴＱが低くなるほど、燃焼による発熱量が少くなる。従って要求トルクＴＱが低くなるほど、ＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことができる。ＥＧＲ率を低下させると、空燃比は大きくなり、従って図１０に示されるように、要求トルクＴＱが低くなるにつれて、空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。空燃比Ａ／Ｆが大きくなるほど、燃料消費率は向上し、従ってできる限り空燃比をリーンにするために、本実施形態では、要求トルクＴＱが低くなるにつれて、空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。
【００６５】
第１の運転領域Ｉにおける噴射量Ｑは、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として、マップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。第１の運転領域Ｉにおける噴射開始時期θＳも、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として、マップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００６６】
また、空燃比を図１０に示す目標空燃比とするのに必要なスロットル弁２０の目標開度ＳＴが、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として、マップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。空燃比を図１０に示す目標空燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００６７】
更に本実施形態では、第１の運転領域Ｉにおける燃料噴射圧、即ちコモンレール３４内の目標燃料圧Ｐが、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。図１１は、第２の燃焼、即ち従来の燃焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比を示している。なお、図１１において、Ａ／Ｆ＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で示される各曲線は、夫々目標空燃比２４，３５，４５，６０を示している。
【００６８】
第２の運転領域IIにおける噴射量Ｑは、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。第２の運転領域IIにおける噴射開始時期θＳも、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００６９】
また、空燃比を図１１に示す目標空燃比とするのに必要なスロットル弁２０の目標開度ＳＴが、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として、マップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。空燃比を図１１に示す目標空燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として、マップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００７０】
更に本実施形態では、第２の運転領域IIにおける燃料噴射圧、即ちコモンレール３４内の目標燃料圧Ｐが、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００７１】
ところで、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂは触媒等の種類に応じた活性化温度、例えば２５０℃よりも高くならないと良好な酸化・浄化機能を発揮せず、従って、排気ガス中に含まれる未燃炭化水素等を良好に酸化・浄化せしめるには、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度を活性化温度以上、例えば３５０℃以上に保持する必要がある。
【００７２】
ところが、エコラン車やハイブリッド車において、エコラン制御やハイブリッド制御によりエンジンが一時停止されると、エンジンから触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂに高温の排気ガスが流入されず、長い時間熱源の流入が途絶えることになる。そのため、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度低下を招くおそれがあり、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度活性ウィンドウから外れることとなれば、エンジンが再始動した後の排気エミッションの悪化の原因となる。
【００７３】
そこで、本実施形態では、通常燃焼（第２の運転領域IIでの第２の運転）の直後に、エコラン制御やハイブリッド制御等によりエンジンが一時停止される場合には、そのまま直ちにエンジンの一時停止を行うのではなく、一旦、低温燃焼（第１の運転領域Ｉでの第１の運転）を実施した後に、エンジンの一時停止を行う。
低温燃焼によって発生させた未燃ＨＣやＣＯにより触媒２５ａ内やパティキュレートフィルタ２５ｂ内で発熱反応を起こさせ、エンジン停止時における触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度低下を抑制し、エンジン再始動直後の排気エミッションの悪化を低減させるようにしている。
【００７４】
次に、図１３を参照して、本実施形態の動作について説明する。以下に説明するフローチャートに示される制御は、本実施形態に係るエコラン車やハイブリッド車の電子制御ユニット４０のＲＯＭ４２に作動プログラムの一部として組み込まれ、車両運転が開始されると同時に開始される。
【００７５】
図１３に示すように、まず初めに低温燃焼を実施中か否かが判定される（ステップ９０
）。ここでの低温燃焼は、上記において既に説明した低温燃焼であり、図７に示すように、要求トルクＴＱが機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低いために開始された低温燃焼であって、その後も、要求トルクＴＱが機関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を超えていないために継続的に実行されている低温燃焼が含まれる。さらに、ステップ９０の低温燃焼には、図７に示した上記条件に当てはまらない場合であっても、減速時に行われる低温燃焼も含まれる。この減速時の低温燃焼とは、減速時において要求トルクが増加しないような範囲の場合にも行われる。
【００７６】
ステップ９０の結果、低温燃焼を実施中と判定されれば、低温燃焼の実施時間を計時するカウンタをインクリメントする（ステップ９１）。一方、低温燃焼を実施中では無いと判定されれば、上記カウンタをリセットする（ステップ９２）。ステップ９１または９２の後に、ステップ１００に進む。
【００７７】
ステップ１００では、エンジンの一時停止指令が出力されているか否かが判定される。ここで、エンジンの一時停止指令とは、エコラン制御やハイブリッド制御等によりエンジンが一時停止されるための指令である。本実施形態はハイブリッド車両であり、エンジンにかかる負荷を比較的自由に選択できるトランスミッションを備えているため、燃費や触媒２５ａ等の温度を考慮して、エンジンが一時停止される時期が選択されたり、車速等に応じてハイギヤードにされて高負荷で運転されたりすることが行われる。例えば、本実施形態に係るディーゼルエンジンでは、低負荷でエンジンを回転させると、排気ガス温が低く触媒２５ａ等が冷えてしまうため、触媒２５ａの温度維持のために、低負荷ではエンジンが一時停止されることが行われる。
【００７８】
エンジンの一時停止指令が出力されているとき（Ｓ１００−ＹＥＳ）には、ステップ１０１に進む。エンジンの一時停止指令が出力されていないとき（Ｓ１００−ＮＯ）には、以下のステップ１０１〜２３０までの処理を行わずに、図１３の先頭のステップ９０に戻る（リターン）。
【００７９】
ステップ１０１では、エンジンが駆動系から切り離されているか否かが判定される。ここでは、エンジンの一時停止指令が出力されているため（Ｓ１００−ＹＥＳ）、エンジン出力を駆動系に伝達する必要が無いためである。ここでは、未だ、エンジンが駆動系から切り離されていないため（Ｓ１０１−ＮＯ）、ステップ１０２に進む。ステップ１０２では、エンジンを駆動系より切り離す操作が行われる。ステップ１０２の次は、ステップ１０５に進む。一方、ステップ１０１の結果、エンジンが駆動系から切り離されていれば（Ｓ１０１−ＹＥＳ）、ステップ１０２は実行されずにステップ１０５に進む。
【００８０】
ステップ１０５では、低温燃焼を実施中であるか否かが判別される。このステップ１０５の低温燃焼には、ステップ９０と同様に、図７の上記条件に従って行われる低温燃焼と上記減速時に行われる低温燃焼の両方が含まれる。ステップ１０５の結果、低温燃焼を実施中では無いと判定されれば、ステップ２００に進む。
【００８１】
ステップ２００では、低温燃焼が行われる。その低温燃焼を行うべく、機関回転数Ｎ，スロットル弁２０の開度ＳＴ，空燃比Ａ／Ｆ，燃料噴射量Ｑ，ＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ等の各パラメータが低温燃焼用の所定値に制御される。この場合の制御の一例として、低温燃焼のもとでアイドリング運転が行われるように各パラメータを制御することができる。但し、ステップ２００で行う低温燃焼としては、アイドリング運転に限定されるわけではなく、低温燃焼によって発生させるべき未燃ＨＣやＣＯの量を考慮して、様々な運転状態が考えられる。以下に、ステップ２００の一例として、低温燃焼のもとでアイドリング運転を行うための制御について説明する。
【００８２】
アイドリング運転時には、前述したようにスロットル弁２０およびＥＧＲ制御弁３１は、全閉近くまで閉弁せしめられる。アイドリング運転時には、機関のアイドリング回転数Ｎが目標アイドリング回転数ｔＮとなるように制御されており、このアイドリング回転数の制御は、スロットル弁２０の開度を制御することによって、即ち吸入空気量を制御することによって行われる。
【００８３】
一方、燃焼室５内に吸入される実際の吸入空気の質量流量Ｇａ（以下、単に吸入空気量Ｇａという）が質量流量計４９により検出されている。アイドリング運転時には、実際の吸入空気量Ｇａとアイドリング時の目標空燃比Ａ／Ｆから、空燃比を目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出される。従って、アイドリング運転時には、機関回転数を上昇すべく吸入空気量が増大せしめられると燃料噴射量Ｑが増大せしめられ、機関回転数を低下すべく吸入空気量が減少せしめられると燃料噴射量Ｑが減少せしめられる。
【００８４】
また、アイドリング運転時には、ＥＧＲ率がスロットル弁２０の下流の吸気通路内の圧力ＰＭに基づいて、アイドリング運転時の目標ＥＧＲ率となるように制御される。即ち、吸入空気量ＧａとＥＧＲガス量が定まると、スロットル弁２０の下流の吸気通路内の圧力ＰＭが定まる。アイドリング運転時には、吸入空気量Ｇａはほぼ一定であり、従ってこのときＥＧＲガス量が目標量になっていたとすると、即ちＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になっていたとすると、スロットル弁２０の下流の吸気通路内の圧力ＰＭは、或る一定の圧力となる。従って逆に言うと、スロットル弁２０の下流の吸気通路内の圧力ＰＭが、この或る一定圧力となるようにＥＧＲ量を制御すれば、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になることになる。
【００８５】
そこで、この吸気通路内の或る一定圧力を目標圧力ＰＭ０として予め記憶しておき、スロットル弁２０の下流の吸気通路内の圧力ＰＭがこの目標圧力ＰＭ０となるようにＥＧＲ制御弁３１の開度を制御することによって、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるようにする。これにより、低温燃焼のもとでのアイドリング運転が実施される。ステップ２００の次には、ステップ２１０に進む。
【００８６】
なお、上記ステップ１０５において、低温燃焼を実施中であると判定された場合には、上記ステップ２００は実行されずにステップ２１０に進む。現在、低温燃焼を実施中であれば、ステップ２００で改めて低温燃焼を行うための制御は必要ないためである。
【００８７】
なお、図示はしないが、上記ステップ１０５において、低温燃焼を実施中であると判定された場合（Ｓ１０５−ＹＥＳ）に、ステップ２１０に進む前に、ステップ２００と同様な低温燃焼の運転状態（上記例ではアイドリング運転）となるように上記各パラメータを所定値に制御し、その後にステップ２１０に進むことができる。
【００８８】
ステップ２１０では、上記カウンタのカウント値が所定のしきい値以上であるか否かが判定される。上記カウンタのカウント値は、上記ステップ９１及び９２で示したように、低温燃焼を継続的に実行している時間を示している。上記しきい値は、低温燃焼によって発生する未燃ＨＣやＣＯ、即ち、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂに供給される未燃ＨＣやＣＯ、が所望の量だけ得られるために必要な時間に設定される。即ち、未燃ＨＣやＣＯの発生量が、触媒２５ａ内やパティキュレートフィルタ２５ｂ内での発熱量・発熱時間に対応し、それに応じて、エンジン停止時における触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度低下の抑制効果が変わることから、その抑制効果が所望なレベルまで得られるように、上記しきい値を設定する。
【００８９】
ステップ２１０の結果、上記カウンタのカウント値が上記しきい値以上である場合（Ｓ２１０−ＹＥＳ）には、エンジンの一時停止の許可が出力される（ステップ２２０）。これにより、ステップ１００のエンジン一時停止指令に基づく、エンジンの一時停止が実行
される。その後、ステップ２３０に進み、ステップ１０２にて行ったエンジンの駆動系からの切り離しが解除される。その後、図１３の先頭のステップ９０に戻って、上述のフローが繰り返し実行される（リターン）。
【００９０】
一方、ステップ２１０の結果、上記カウンタのカウント値が上記しきい値以上ではない場合（Ｓ２１０−ＮＯ）には、ステップ２２０及び２３０は実行されずに、図１３の先頭のステップ９０に戻って、上述のフローが繰り返し実行される（リターン）。
【００９１】
即ち、ステップ２１０の結果、上記カウント値が上記しきい値以上ではない場合には、低温燃焼を継続して行う時間が不足であり、未燃ＨＣやＣＯの発生量が不足であると判断されて、エンジンの一時停止が許可されず、かつエンジンの駆動系からの切り離しが解除されずに、再度ステップ９０に戻る。この戻った場合、ステップ９０では、低温燃焼を実施中と判断されるので、上記カウンタのカウント値がインクリメントされる（Ｓ９０−ＹＥＳ，Ｓ９１）。その次のステップ１００では、先のエンジン一時停止指令が実行されずに出力されたままであるので（前のステップ２１０はＮＯなのでステップ２２０は実行されていない）、エンジン一時停止指令が出力中であると判定され（Ｓ１００−ＹＥＳ）、ステップ１０１に進む。
【００９２】
そのステップ１０１では、先にエンジンが駆動系から切り離された状態が継続しているので（Ｓ１０１−ＹＥＳ）、ステップ１０２を実行せずにステップ１０５に進む。そのステップ１０５では、低温燃焼を実施中であると判定されるので（Ｓ１０５−ＹＥＳ）、ステップ２００を実行することなく、ステップ２１０に進む。ステップ２１０では、再度、上記カウンタ値が上記しきい値以上であるか否かが判定される。
【００９３】
そのステップ２１０の結果、上記しきい値以上ではないと判定された場合には（Ｓ２１０−ＮＯ）、エンジンの一時停止許可が出力されること無く、かつエンジンの駆動系からの切り離しが解除されずに、再び、ステップ９０に戻る。それ以降は、ステップ２１０で上記カウンタ値が上記しきい値以上になるまで上記のフローが繰り返され、ステップ２１０で上記カウンタ値が上記しきい値以上になった時点でエンジンの一時停止許可が出力され（Ｓ２２０）、エンジンが駆動系から切り離されていた状態が解除される（Ｓ２３０）。
【００９４】
次に、図１４を参照して、本実施形態の効果について説明する。
従来は、図１４の破線に示すように、符号ａの時点でエンジン一時停止指令が出力されてから直ちにエンジン一時停止の許可が出されてエンジンが停止していたため、そのエンジンが停止されたａの時点から触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度が下降し始め、エンジンが再始動するｄの時点では、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度が活性化の最低温度Ｔｃｃｏよりも低下していた。そのため、エンジンが再始動後の排気エミッションが悪化していた。即ち、エンジンが再始動した後に、エンジンから排出される排ガス等により触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂが加熱されて、活性化最低温度Ｔｃｃｏを超えるまでの間の排気の浄化が不十分であった。
【００９５】
これに対し、本実施形態では、図１４の実線で示すように、エンジン一時停止指令が出力されてからエンジン一時停止の許可が出されるまでに、必ず所定時間の低温燃焼が行われる。符号ａの時点で低温燃焼が行われると、比較的多量の未燃ＨＣやＣＯなどの触媒で反応する物質が発生し、その比較的多量の未燃ＨＣやＣＯが触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５bに供給されることにより、触媒２５ａ内やパティキュレートフィルタ２５ｂ内で比較的発熱量の大きな発熱反応が起きる。そのため、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度が上昇する。触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度は、ａの時点にて低温燃焼が開始された直後から上昇し始め、符号ｂで示す所定の低
温燃焼の時間（ステップ２１０）が経過し、ｃの時点にてエンジンの一時停止が許可されて、エンジンが停止された後も暫くは、符号ｂの期間内に触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５bに供給された未燃ＨＣやＣＯの酸化反応熱によって、上昇し続ける。エンジン停止後に、上昇しきったところから徐々に温度は下降するが、通常の殆ど全てのケースにおいて、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの活性化の最低温度Ｔｃｃｏよりも下降する前の、ｄの時点にてエンジンが再始動するので、再始動後の排気エミッションの悪化が低減される。
【００９６】
なお、低温燃焼を行う代わりに触媒の温度を上昇させる手段としては、噴射時期を遅らせる等により排ガス温度を上昇させる方法があるが、本実施形態のように、エンジンが停止された後にも長時間触媒の温度が高温に保持されるための方法としては必ずしも適当ではない。高い温度の排ガス温度を排出する方法は、エンジンが停止されるまでの間（排ガスが排出される間）しか有効ではないためである。これに対し、低温燃焼では、エンジン停止前に排出された排ガスに含まれる未燃ＨＣやＣＯが触媒に供給されることによって、エンジン停止後においても触媒内での発熱が行われるため、エンジン停止後にも触媒の温度は上昇しつづけ、高い温度に保持された時間が長くなる。
【００９７】
また、本実施形態では、エンジン停止の直前に低温燃焼制御が行われることにより以下の効果を奏することもできる。低温燃焼時は、スロットル弁２０の弁開度が低減することによりインテークマニホールド内の負圧が低減するため、燃焼音が低減し、エンジン自体の停止時振動を抑制することができる。アイドリング運転状態での低温燃焼が行われるときには、スロットル弁２０の弁開度が全閉近くまで閉弁すると、圧縮始めの燃焼室５内の圧力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるために機関本体１の振動が小さくなる。
【００９８】
なお、低温燃焼を行うと、燃料およびその周囲のガス温は低くなるが排気ガス温は上昇する。これにより、エンジン停止前の触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度の上昇に貢献する。低温燃焼時の排気ガス温度の上昇について図１５−１，図１５−２を参照しつつ説明する。
【００９９】
図１５−１の実線は、低温燃焼が行われたときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関係を示している。図１５−１の破線は、通常燃焼が行われたときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関係を示している。また、図１５−２の実線は、低温燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス温Ｔｆとクランク角との関係を示している。図１５−２の破線は、通常燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス温Ｔｆとクランク角との関係を示している。
【０１００】
低温燃焼が行われているときには、通常燃焼が行われているときに比べてＥＧＲガス量が多く、従って、図１５−１に示されるように、圧縮上死点前は、即ち圧縮工程中は、実線で示す低温燃焼時における平均ガス温Ｔｇのほうが破線で示す通常燃焼時における平均ガス温Ｔｇよりも高くなっている。なお、このとき図１５−２に示されるように、燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは、平均ガス温Ｔｇとほぼ同じ温度になっている。
【０１０１】
次いで、圧縮上死点付近において燃焼が開始されるが、この場合、低温燃焼が行われているときには、図１５−２の実線で示されるように、ＥＧＲガスの吸熱作用により燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは、さほど高くならない。これに対して、通常燃焼が行われている場合には、燃料周りに多量の酸素が存在するために、図１５−２の破線で示されるように、燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは、極めて高くなる。このように、通常燃焼が行われた場合には、燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは、低温燃焼が行われている場合に比べてかなり高くなるが、大部分を占めるそれ以外のガスの温度は、低温燃焼が行われてい
る場合に比べて、通常燃焼が行われている場合の方が低くなっており、従って、図１５−１に示されるように、圧縮上死点付近における燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇは、低温燃焼が行われている場合の方が通常燃焼が行われている場合に比べて高くなる。その結果、図１５−１に示されるように、燃焼が完了した後の燃焼室５内の既燃ガス温は、低温燃焼が行われた場合の方が通常燃焼が行われた場合に比べて高くなり、斯くして低温燃焼を行うと排気ガス温が高くなる。
【実施例２】
【０１０２】
次に、図１６を参照して、第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、上記第１実施形態と動作フローの一部が異なるのみで、それ以外は共通である。共通点については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【０１０３】
図１６に示すように、まず初めに低温燃焼を実施中か否かが判定される（ステップ９０）。低温燃焼を実施中であれば、低温燃焼の実施時間を計時するカウンタをインクリメントする（ステップ９１）。一方、低温燃焼を実施中で無ければ、上記カウンタをリセットする（ステップ９２）。ステップ９１または９２の後に、ステップ１００に進む。ステップ１００では、エンジンの一時停止指令が出力されているか否かが判定される。エンジンの一時停止指令が出力されているとき（Ｓ１００−ＹＥＳ）には、ステップ１０１に進む。エンジンの一時停止指令が出力されていないとき（Ｓ１００−ＮＯ）には、以下のステップ１０１〜２３０までの処理を行わずに、図１６の先頭のステップ９０に戻る（リターン）。
【０１０４】
ステップ１０１では、エンジンが駆動系から切り離されているか否かが判定される。ここでは、未だ、エンジンが駆動系から切り離されていないため（Ｓ１０１−ＮＯ）、ステップ１０２に進む。ステップ１０２では、エンジンを駆動系より切り離す操作が行われる。ステップ１０２の次には、ステップ３０１に進む。一方、ステップ１０１の結果、エンジンが駆動系から切り離されていれば（Ｓ１０１−ＹＥＳ）、ステップ１０２は実行されずにステップ３０１に進む。
【０１０５】
ステップ３０１では、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃが予め設定された温度Ｔｓｅｔ１よりも低いか否かが判定される。ここで、温度Ｔｓｅｔ１は、活性化最低温度Ｔｃｃｏよりも高い温度である。ステップ３０１の結果、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃが予め設定された温度Ｔｓｅｔ１よりも低い場合には、フラグ１がセットされた後に（ステップ３０２）、ステップ１０５に進む。ステップ３０１の結果、温度Ｔｃが温度Ｔｓｅｔ１よりも低くない場合には、そのままステップ１０５に進む。
【０１０６】
ステップ１０５では、低温燃焼を実施中であるか否かが判別される。ステップ１０５の結果、低温燃焼を実施中で無ければ、ステップ２００に進む。
【０１０７】
ステップ２００では、低温燃焼が行われる。その低温燃焼を行うべく、機関回転数Ｎ，スロットル弁２０の開度ＳＴ，空燃比Ａ／Ｆ，燃料噴射量Ｑ，ＥＧＲ制御弁３１の開度ＳＥ等の各パラメータが低温燃焼用の所定値に制御される。ステップ２００の次には、ステップ３０３に進む。なお、ステップ１０５の結果、低温燃焼を実施中であれば、ステップ２００を実行することなくステップ３０３に進む。
【０１０８】
なお、図示はしないが、上記ステップ１０５において、低温燃焼を実施中であると判定された場合（Ｓ１０５−ＹＥＳ）に、ステップ３０３に進む前に、ステップ２００と同様な低温燃焼の運転状態となるように上記各パラメータを所定値に制御し、その後にステッ
プ３０３に進むことができる。
【０１０９】
ステップ３０３では、フラグ１がセットされているか否かが判定される。フラグ１がセットされている場合には、ステップ３０４に進み、そうでない場合には、ステップ３０５に進む。
【０１１０】
ステップ３０４では、上記カウンタのカウント値が第１の設定値以上であるか否かが判定される。ステップ３０５では、上記カウンタのカウント値が第２の設定値以上であるか否かが判定される。ここで、第１の設定値は、第２の設定値よりも大きな値である。ステップ３０４の結果、上記カウンタ値が第１の設定値以上と判定されると、エンジンの一時停止の許可が出力される（ステップ２２０）。同様に、ステップ３０５の結果、上記カウンタ値が第２の設定値以上と判定されると、エンジンの一時停止の許可が出力される（ステップ２２０）。ステップ２２０の後、ステップ２３０に進み、ステップ１０２にて行ったエンジンの駆動系からの切り離しが解除される。ステップ２３０の次には、ステップ３０６に進み、フラグ１がリセットされる。その後、図１６の先頭のステップ９０に戻って、上述のフローが繰り返し実行される（リターン）。
【０１１１】
第２実施形態では、ステップ３０１にて触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上ではなかった場合には、温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上であった場合に比べて、より長い時間（第１の設定値）、低温燃焼が継続的に実施されなければ、エンジンの一時停止が許可されないように構成されている。これにより、エンジンの一時停止指令が出された時点で、比較的温度の低い触媒２５ａ及びパティキュレートフィルタ２５ｂには、比較的長い時間低温燃焼が行われ、その分、比較的多くの未燃ＨＣやＣＯが触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂに供給されることにより、触媒２５ａ内やパティキュレートフィルタ２５ｂ内での発熱量・発熱時間を比較的多くすることができ、触媒２５ａ及びパティキュレートフィルタ２５ｂの温度上昇を比較的大きく確保することができる。よって、その後のエンジンの一時停止後の触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度の下降に対しても十分に備えることができる。
【実施例３】
【０１１２】
次に、第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、上記第１実施形態と動作フローの一部が異なるのみで、それ以外は共通である。共通点については、その詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【０１１３】
第３実施形態では、図１３に示す第１実施形態のステップ２１０において、上記カウンタ値が所定値以上であると判定されたときに、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃが予め設定された温度Ｔｓｅｔ２以上であるか否かが判定される。その判定の結果、温度Ｔｃが予め設定された温度Ｔｓｅｔ２以上になるまで、図１３のステップ２２０に進まず、低温燃焼が継続される。上記判定の結果、温度Ｔｃが予め設定された温度Ｔｓｅｔ２以上になると、エンジンの一時停止許可が出力される（Ｓ２２０）。
【０１１４】
第１実施形態では、ステップ２１０において、上記カウンタ値が所定値以上であると判定されたときに、直ちにエンジンの一時停止許可が出力されていたのに対し（Ｓ２２０）、第３実施形態では、ステップ２１０において、上記カウンタ値が所定値以上であっても、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃが予め設定された温度Ｔｓｅｔ２以上にまで上昇していなければ、低温燃焼を停止しない（エンジン一時停止を許可しない）というものである。これにより、更に、エンジン一時停止後に再始動したときの排気エミッションの悪化が確実に低減される。
【実施例４】
【０１１５】
次に、第４実施形態について説明する。
第４実施形態では、上記第１実施形態と動作フローの一部が異なるのみで、それ以外は共通である。共通点については、その詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【０１１６】
第４実施形態では、第１実施形態のステップ２００において、更に、低温燃焼が行われる際の空燃比をリッチにする。エンジンの一時停止の許可が出力される前の低温燃焼の際に、空燃比をリッチにすることにより、エンジンから更に多量の未燃ＨＣ、ＣＯを排出させることができ、その酸化反応熱により触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度を上昇させることができる。以下、詳しく説明する。
【０１１７】
図７の条件に従って行われる第１の運転領域Ｉ、即ち、図７に示すように、要求トルクＴＱが機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低いために開始された低温燃焼であって、その後も、要求トルクＴＱが機関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を超えていないために継続的に実行されている低温燃焼では、通常リーン空燃比のもとで、低温燃焼が行われている。従って、その排気ガス中には、過剰の酸素が含まれており、この過剰酸素は、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂ内に吸着される（Ｏ2ストレージ効果）。また、上記第１の運転領域Ｉではなく、図７の条件に従って第２の運転領域ＩＩ（通常燃焼）が行われていた場合にも、通常、通常燃焼はリーンな空燃比で行われているため、その排気ガス中には、過剰の酸素が含まれており、その過剰酸素は、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂ内に吸着される（Ｏ2ストレージ効果）。従って、低温燃焼と通常燃焼のいずれの燃焼が行われていた場合であっても、Ｏ2ストレージ効果が十分に奏された状態となっており、その状態で、仮に燃焼室５から多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出されると、これら未燃ＨＣ，ＣＯは、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂに吸着されている多量の酸素によって酸化せしめられ、このときの酸化反応熱によって、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度が上昇せしめられることになる。
【０１１８】
そこで、第４実施形態では、ステップ２００ａに示すように、、エンジンの一時停止の直前に行う低温燃焼において、空燃比をリッチにするようにしている。空燃比をリッチにすると、機関からは多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、斯くして酸化反応熱により触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃが上昇する。その結果、その後のエンジンの一時停止後の触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度の下降に対しても有効に備えることができる。また、エンジンの一時停止の直前に行う低温燃焼において、空燃比をリッチにすることで、エンジンの一時停止の直前に行う低温燃焼の実行時間が短くても、触媒２５ａ等の温度を上昇させることができる。
【実施例５】
【０１１９】
次に、第５実施形態について説明する。
第５実施形態では、上記第２実施形態と動作フローの一部が異なるのみで、それ以外は共通である。共通点については、その詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【０１２０】
上記第２実施形態と異なり、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上ではなくフラグ１がセットされている場合（Ｓ３０３−ＹＥＳ）には、低温燃焼の際の空燃比をリッチにし、温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上であった場合（Ｓ３０３−ＮＯ）には、低温燃焼の際の空燃比をリッチにしない（通常はリーンとされる）。
【０１２１】
これにより、エンジンの一時停止指令が出された時点で、比較的温度の低い触媒２５ａ及びパティキュレートフィルタ２５ｂには、エンジンの一時停止の直前に行う低温燃焼において、空燃比をリッチにすることで、機関から多量の未燃ＨＣ，ＣＯを排出させ、その
分の酸化反応熱により触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃを効果的に上昇させる。その結果、その後のエンジンの一時停止後の触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度の下降に対しても有効に備えることができる。
【実施例６】
【０１２２】
次に、第６の実施形態について説明する。
第６実施形態では、上記第５実施形態と動作フローの一部が異なるのみで、それ以外は共通である。共通点については、その詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【０１２３】
第６実施形態では、次に述べる点のみが上記第５実施形態と異なっている。即ち、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上ではなくフラグ１がセットされている場合（Ｓ３０３−ＹＥＳ）には、温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上であった場合（Ｓ３０３−ＮＯ）と異なり、図１７に示すように、低温燃焼の際の噴射開始時期θＳが予め定められた値ΔθＳだけ遅くされる。その結果、噴射開始時期を遅らせた分、熱エネルギーをトルクとして変換できない部分が残り、その部分が熱をもったまま排気されるので、排気ガス温が上昇せしめられ、斯くして触媒２５の温度Ｔｃが上昇せしめられる。
【０１２４】
これにより、エンジンの一時停止指令が出された時点で、比較的温度の低い触媒２５ａ及びパティキュレートフィルタ２５ｂには、エンジンの一時停止の直前に行う低温燃焼において、噴射開始時期θＳが予め定められた値ΔθＳだけ遅くされることで、排気ガス温を上昇させて、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃを効果的に上昇させる。その結果、その後のエンジンの一時停止後の触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度の下降に対しても有効に備えることができる。
【実施例７】
【０１２５】
次に、第７の実施形態について説明する。
第７実施形態では、上記第５実施形態と動作フローの一部が異なるのみで、それ以外は共通である。共通点については、その詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【０１２６】
第７実施形態では、次に述べる点のみが上記第５実施形態と異なっている。即ち、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上ではなくフラグ１がセットされている場合（Ｓ３０３−ＹＥＳ）には、温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上であった場合（Ｓ３０３−ＮＯ）と異なり、図１８に示すように、主噴射Ｑm に先立って圧縮上死点前にパイロット噴射Ｑp が行われる。このパイロット噴射Ｑp の噴射量は、少量でかつ一定量である。一方、主噴射Ｑm は、圧縮上死点後に行われ、噴射量Ｑが増大したときには主噴射Ｑm の噴射量が増大せしめられる。
【０１２７】
この場合、主噴射Ｑm の噴射時期が遅いので、機関の出力が低下し、斯くして機関回転数Ｎが低下する。機関回転数Ｎが低下すると、機関回転数Ｎを目標回転数Ｎ0（例えば、目標アイドリング回転数）まで上昇すべく吸入空気量が増量され、それに伴なって、燃料噴射量Ｑが増量される。燃料噴射量Ｑが増大せしめられると、排気ガス温が上昇し、斯くして触媒２５の温度Ｔｃが上昇する。
【０１２８】
これにより、エンジンの一時停止指令が出された時点で、比較的温度の低い触媒２５ａ及びパティキュレートフィルタ２５ｂには、エンジンの一時停止の直前に行う低温燃焼において、パイロット噴射を行うと共に主噴射の噴射時期を圧縮上死点以後とすることで、排気ガス温を上昇させて、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃを効果的に上昇させる。その結果、その後のエンジンの一時停止後の触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度の下降に対しても有効に備えることができる。
【実施例８】
【０１２９】
次に、第８の実施形態について説明する。
第８実施形態では、上記第５実施形態と動作フローの一部が異なるのみで、それ以外は共通である。共通点については、その詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【０１３０】
第８実施形態では、次に述べる点のみが上記第５実施形態と異なっている。即ち、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上ではなくフラグ１がセットされている場合（Ｓ３０３−ＹＥＳ）には、温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上であった場合（Ｓ３０３−ＮＯ）と異なり、燃料噴射圧を低下させる。
【０１３１】
具体的には、コモンレール３４内の目標燃料圧Ｐが予め定められた値ΔＰだけ低下せしめられる。コモンール３４内の目標燃料圧が低下せしめられると、燃料の噴射期間が長くなる。燃料の噴射期間が長くなると機関の出力が低下し、斯くして機関回転数Ｎが低下する。機関回転数Ｎが低下すると、機関回転数Ｎを目標回転数Ｎ0 （例えば、目標アイドリング回転数）まで上昇すべく吸入空気量が増量され、それに伴なって燃料噴射量Ｑが増量される。燃料噴射量Ｑが増大せしめられると、排気ガス温が上昇し、斯くして触媒２５の温度Ｔｃが上昇する。
【０１３２】
これにより、エンジンの一時停止指令が出された時点で、比較的温度の低い触媒２５ａ及びパティキュレートフィルタ２５ｂには、エンジンの一時停止の直前に行う低温燃焼において、燃料噴射圧を低下させることで、排気ガス温を上昇させて、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃを効果的に上昇させる。その結果、その後のエンジンの一時停止後の触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度の下降に対しても有効に備えることができる。
【実施例９】
【０１３３】
次に、第９の実施形態について説明する。
第９実施形態では、上記第５実施形態と動作フローの一部が異なるのみで、それ以外は共通である。共通点については、その詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【０１３４】
第９実施形態では、次に述べる点のみが上記第５実施形態と異なっている。即ち、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上ではなくフラグ１がセットされている場合（Ｓ３０３−ＹＥＳ）には、温度Ｔｃが設定温度Ｔｓｅｔ１以上であった場合（Ｓ３０３−ＮＯ）と異なり、機関の目標回転数（例えば、目標アイドリング回転数）を上昇させる。
【０１３５】
上記においては、目標回転数（例えば、目標アイドリング回転数）ｔＮが上昇せしめられる。目標回転数ｔＮが上昇せしめられれば、吸入空気量が増大され、それに伴なって燃料噴射量Ｑが増量される。燃料噴射量Ｑが増大せしめられると、排気ガス温が上昇し、斯くして触媒２５の温度Ｔｃが上昇する。
【０１３６】
これにより、エンジンの一時停止指令が出された時点で、比較的温度の低い触媒２５ａ及びパティキュレートフィルタ２５ｂには、エンジンの一時停止の直前に行う低温燃焼において、機関の目標回転数（例えば、目標アイドリング回転数）を上昇させることで、排気ガス温を上昇させて、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃを効果的に上昇させる。その結果、その後のエンジンの一時停止後の触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度の下降に対しても有効に備えることができる。
【実施例１０】
【０１３７】
次に、第１０の実施形態について説明する。
第１０実施形態では、上記第１実施形態と動作フローの一部が異なるのみで、それ以外は共通である。共通点については、その詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【０１３８】
上記第１実施形態では、エンジン一時停止の直前に、低温燃焼を実施したが、第１０実施形態では、低温燃焼に代えて、いわゆるビゴム（ＶＩＧＯＭ）噴射が行われる。以下、ビゴム噴射について説明する。
【０１３９】
図１９に示されるように、吸気行程の初期に第１回目の燃料噴射Ｑi が行われ、圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射、即ち主噴射Ｑm が行われる（ビゴム噴射）。図１７に示す実施形態では、第１回目の燃料噴射Ｑi の噴射量は、少量でかつ一定量とされ、燃料噴射量Ｑが増大すると、主噴射Ｑm の噴射量が増大せしめられる。
【０１４０】
これに対し、第１０実施形態では、図１９に示されるように、第１回目の燃料噴射Ｑi を吸気行程中に行うと、この燃料は燃焼室５内全体に広がる予混合気を形成する。このように予混合気が形成されると、主噴射Ｑm が行われたときの着火遅れが短かくなるが、一部の予混合気は燃焼せしめられることなく機関から排出される。即ち、このようなビゴム噴射を行うと、機関からは多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出される。その結果、酸化反応熱により触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度Ｔｃ が上昇せしめられる。
【０１４１】
ビゴム噴射が行われると、比較的多量の未燃ＨＣやＣＯが発生し、その比較的多量の未燃ＨＣやＣＯが触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５bに供給されることにより、触媒２５ａ内やパティキュレートフィルタ２５ｂ内で比較的発熱量の大きな発熱反応が起きる。そのため、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度が上昇する。その温度の推移は、図１４と同様となる。即ち、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度は、ビゴム噴射が開始された直後から上昇し始め、所定のビゴム噴射の時間が経過した時点で、エンジンの一時停止が許可されて、エンジンが停止された後も暫くは上昇し続ける。上昇しきったところから徐々に温度は下降するが、通常の殆ど全てのケースにおいて、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの活性化の最低温度Ｔｃｃｏよりも下降する前の時点にてエンジンが再始動するので、再始動後の排気エミッションの悪化が低減される。
【実施例１１】
【０１４２】
次に、第１１の実施形態について説明する。
第１１実施形態では、上記第１０実施形態と動作フローの一部が異なるのみで、それ以外は共通である。共通点については、その詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【０１４３】
第１１実施形態では、次に述べる点のみが上記第１０実施形態と異なっている。低温燃焼を実施中でない場合には、瞬時に空燃比をリッチにし、その後、予め定められた期間は空燃比をリーンにする。例えば一回の燃料噴射時だけ空燃比が大巾にリッチとされる。即ち、この実施形態では、多量の未燃ＨＣ，ＣＯを一気に触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂに送り込み、このときの酸化反応熱でもって触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度を急激に上昇させるようにしている。
【０１４４】
ステップ４００ａでは、比較的多量の未燃ＨＣやＣＯが発生し、その比較的多量の未燃ＨＣやＣＯが触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５bに供給されることにより、触媒２５ａ内やパティキュレートフィルタ２５ｂ内で比較的発熱量の大きな発熱反応が起きる。そのため、触媒２５ａやパティキュレートフィルタ２５ｂの温度が上昇する。その温度の推移は、図１４と同様となる。
【実施例１２】
【０１４５】
次に、第１２の実施形態について説明する。
第１２実施形態では、上記第１０実施形態と動作フローの一部が異なるのみで、それ以外は共通である。共通点については、その詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【０１４６】
第１２実施形態では、次に述べる点のみが上記第１０実施形態と異なっている。低温燃焼を実施中でない場合には、膨張行程又は排気工程中に追加の燃料を追加する。例えば一回の燃料噴射時だけ、追加の燃料Ｑadd が、膨張行程後半又は排気行程中に噴射される。この追加の燃料Ｑadd は、燃焼することなく機関から排出される。従って、この実施形態でも、多量の未燃ＨＣ，ＣＯを一気に触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂに送り込み、このときの酸化反応熱でもって触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度を急激に上昇させるようにしている。その温度の推移は、図１４と同様となる。
【０１４７】
上記各実施の形態では、排気浄化装置の一例として、触媒２５ａ，パティキュレートフィルタ２５ｂを説明したが、公知の酸化触媒、ディーゼルパティキュレートフィルタ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタ、酸化触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタなどであってもよい。
【０１４８】
上記第６〜第９の各実施形態では、エンジンの一時停止指令が出された時点で、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度が比較的低い場合に限って上記第６〜第９の各実施形態に特有の動作を実施している。これらに代えて、エンジンの一時停止指令が出された時点での、触媒２５ａ又はパティキュレートフィルタ２５ｂの温度に関わらず常に、上記第６〜第９の各実施形態に特有の動作を実施する構成にすることができる。
【０１４９】
上記第１０〜第１２の各実施形態では、エンジンが一時停止される直前に低温燃焼が行われること無く、上記第１０〜第１２の各実施形態に特有の動作が実施されるが、エンジンが一時停止される直前に低温燃焼が行われ、かつその低温燃焼を実施するに際して上記第１０〜第１２の各実施形態に特有の動作の運転をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
以上のように、特に、エコラン制御やハイブリッド制御等によりエンジンが一時停止された場合に、触媒を含む排気浄化装置の温度が低下し、エンジン再始動後の排気の浄化が不十分になることを防止することができる内燃機関に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】スモークおよびＮＯｘの発生量等を示す図である。
【図３−１】空燃比が２１付近でスモークの発生量が最も多いときの燃焼室内の燃焼圧変化を示す図である。
【図３−２】空燃比が１８付近でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室内の燃焼圧変化を示す図である。
【図４】燃料分子を示す図である。
【図５】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図である。
【図６】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図である。
【図７】第１の運転領域Ｉと第２の運転領域IIを示す図である。
【図８】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図９】要求トルクとアクセルペダルの踏み量と機関回転数との関係を示す図である。
【図１０】第１の運転領域Ｉにおける空燃比を示す図である。
【図１１】第２の運転領域IIにおける空燃比を示す図である。
【図１２−１】パティキュレートフィルタの正面図である。
【図１２−２】パティキュレートフィルタの側面断面図である。
【図１３】第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１４】第１実施形態における触媒温度と時間的推移を示す図である。
【図１５−１】低温燃焼および通常燃焼のそれぞれが行われたときの燃焼室内の平均ガス温とクランク角との関係を示す図である。
【図１５−２】低温燃焼および通常燃焼のそれぞれが行われたときの燃料およびその周囲のガス温とクランク角との関係を示す図である。
【図１６】第２実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１７】第６実施形態での噴射時期を示す図である。
【図１８】第７実施形態での噴射時期を示す図である。
【図１９】第１０実施形態での噴射時期を示す図である。
【符号の説明】
【０１５２】
５  燃焼室
６  電気制御式燃料噴射弁
７  吸気弁
８  吸気ポート
９  排気弁
１０  排気ポート
１１  吸気枝管
１２  サージタンク
１７  空気吸込管
１９  スロットル弁制御用ステップモータ
２０  スロットル弁
２１  排気マニホルド
２２  排気管
２４  排気管
２５ａ  触媒
２５ｂ  パティキュレートフィルタ
２６  触媒コンバータ
２７  温度センサ
２８  排気管
２９  ＥＧＲ通路
３０  ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ
３３  燃料供給管
３４  コモンレール
３５  燃料ポンプ
３６  燃料圧センサ
３９  圧力センサ
４０  電子制御ユニット
４２  ＲＯＭ
４３  ＲＡＭ
４４  ＣＰＵ
４５  入力ポート
４６  出力ポート
４９  質量流量計
５０  アクセルペダル
５１  負荷センサ
５２  クランク角センサ
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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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１２−１】
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【図１２−２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５−１】
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【図１５−２】
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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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