(57)【要約】【課題】圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置に関し、ポスト噴射による排気浄化触媒の昇温或いは還元を効率的に行えるようにする。【解決手段】排気浄化触媒の昇温処理及び／又は還元処理の必要性を判定し、昇温処理或いは還元処理が必要と判断されるときには、気筒内へ燃料を直接噴射可能な燃料噴射弁によってポスト噴射を実行する。その際、可変動弁機構によって吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方の開閉時期及び／又は作用角を変更することにより、ポスト噴射時の筒内温度を積極的に制御する。【選択図】図４
2007262992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮着火式内燃機関の気筒内へ燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の排気通路に配置された排気浄化触媒と、
前記内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方に設けられて開閉時期及び／又は作用角の変更を行う可変動弁機構と、
前記排気浄化触媒の昇温処理及び／又は還元処理の必要性を判定し、昇温処理或いは還元処理が必要と判断されるときには、前記燃料噴射弁にポスト噴射を実行させる触媒処理手段と、
ポスト噴射が実行されるときには、前記可変動弁機構を操作して筒内温度を制御する筒内温度制御手段と、
を備えることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記筒内温度制御手段は、ポスト噴射の噴射タイミングにおける筒内温度が燃料の燃焼温度よりも低く設定された所定の目標温度範囲に入るように前記可変動弁機構の操作量を決定することを特徴とする請求項１記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記筒内温度制御手段は、筒内温度に影響する環境因子及び／又は前記内燃機関の内部因子の指標値を取得し、前記指標値に基づいて前記可変動弁機構の操作量を補正することを特徴とする請求項２記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記筒内温度制御手段は、ポスト噴射の噴射タイミングが圧縮上死点側に進角されるほど、筒内温度を低下させる方向に前記可変動弁機構の操作量を補正することを特徴とする請求項２記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
ポスト噴射による燃料の燃焼を検出する燃焼検出手段と、
燃焼が検出されたときには、燃焼を抑制する方向に前記可変動弁機構の操作量及び／又はポスト噴射の噴射タイミングを補正する燃焼抑制手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記燃焼抑制手段は、前記内燃機関から変速機への動力伝達の遮断時には、燃焼の抑制のための制御を停止することを特徴とする請求項５記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、排気浄化触媒を昇温或いは還元するための手段としてポスト噴射を行う圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火式内燃機関には、排気ガス中のＮＯｘ等の有害成分を浄化するための排気浄化触媒が備えられている。ＮＯｘを内部にトラップする構造の排気浄化触媒では、ときおりトラップしたＮＯｘを還元して排気浄化触媒から脱離させることで、その浄化能力を維持することができる。還元処理の方法としては、例えば特許文献１に記載されるように、ポスト噴射によって排気ガスの空燃比をリッチ化させることが知られている。この従来技術では、燃料（未燃ＨＣ）を還元剤として排気浄化触媒に供給することで、排気浄化触媒にトラップされているＮＯｘの還元を図っている。
【０００３】
また、排気浄化触媒の浄化能力は触媒温度に大きく依存する。浄化能力を維持するためには触媒温度を一定温度以上に維持する必要があり、触媒温度が低下したときには活性温度まで速やかに昇温させることが求められる。触媒温度を昇温させる方法としては、例えば特許文献２に記載されるように、ポスト噴射を行うことが知られている。この従来技術では、ポスト噴射された燃料の燃焼によって排気ガス温度を上昇させ、高温の排気ガスを排気浄化触媒に供給することで触媒温度の昇温を図っている。
【特許文献１】特開２００２−３７１８８９号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０３６８号公報
【特許文献３】特開２００１−２６３１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ポスト噴射された燃料が燃焼するか、或いは未燃のまま排出されるかは、ポスト噴射時の筒内温度に依存する。しかし、上記の各従来技術では、筒内温度を積極的に制御することについては開示されていない。
【０００５】
ポスト噴射時の筒内温度を積極的に制御できれば、排気浄化触媒の昇温或いは還元をより効率的に行うことが可能になる。例えば、筒内温度の制御により燃料を熱分解により改質（軽質化）することができれば、燃料の排気浄化触媒上での酸化反応を促進することができ、より効率的にＮＯｘを還元することができる。また、燃料を完全に燃焼させるのではなく上記のように改質して排気浄化触媒に供給することで、酸化反応による反応熱によって触媒温度を昇温させることができる。燃料を燃焼させて高温の排気ガスを供給する場合、排気管からの放熱のために熱効率は低下する。しかし、改質燃料を排気浄化触媒上で酸化反応させるのであれば、放熱による熱効率の低下は小さく、より効率的に触媒温度を昇温させることができる。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ポスト噴射による排気浄化触媒の昇温或いは還元を効率的に行えるようにした、圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置であって、
前記内燃機関の気筒内へ燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の排気通路に配置された排気浄化触媒と、
前記内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方に設けられて開閉時期及び／又は作用角の変更を行う可変動弁機構と、
前記排気浄化触媒の昇温処理及び／又は還元処理の必要性を判定し、昇温処理或いは還元処理が必要と判断されるときには、前記燃料噴射弁にポスト噴射を実行させる触媒処理手段と、
ポスト噴射が実行されるときには、前記可変動弁機構を操作して筒内温度を制御する筒内温度制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、
前記筒内温度制御手段は、ポスト噴射の噴射タイミングにおける筒内温度が燃料の燃焼温度よりも低く設定された所定の目標温度範囲に入るように前記可変動弁機構の操作量を決定することを特徴としている。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、
前記筒内温度制御手段は、筒内温度に影響する環境因子及び／又は前記内燃機関の内部因子の指標値を取得し、前記指標値に基づいて前記可変動弁機構の操作量を補正することを特徴としている。
【００１０】
第４の発明は、第２の発明において、
前記筒内温度制御手段は、ポスト噴射の噴射タイミングが圧縮上死点側に進角されるほど、筒内温度を低下させる方向に前記可変動弁機構の操作量を補正することを特徴としている。
【００１１】
第５の発明は、第２の発明において、
ポスト噴射による燃料の燃焼を検出する燃焼検出手段と、
燃焼が検出されたときには、燃焼を抑制する方向に前記可変動弁機構の操作量及び／又はポスト噴射の噴射タイミングを補正する燃焼抑制手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明において、
前記燃焼抑制手段は、前記内燃機関から変速機への動力伝達の遮断時には、燃焼の抑制のための制御を停止することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、可変動弁機構の操作によりポスト噴射時の筒内温度を積極的に制御することが可能であり、ポスト噴射された燃料の燃焼状態を制御することができる。例えば、ポスト噴射された燃料を完全に燃焼させるのでなく、熱分解して改質（軽質化）することもできる。燃料の改質によって排気浄化触媒上での酸化反応が促進され、排気浄化触媒の昇温或いは還元を効率的に行うことが可能となる。
【００１４】
第２の発明によれば、ポスト噴射の噴射タイミングにおける筒内温度が燃料の燃焼温度よりも低い温度に制御されることで、燃料を燃焼させることなく効率良く熱分解することができる。
【００１５】
第３の発明によれば、環境因子（吸気温度等）や内燃機関の内部因子（シリンダ壁面温度やＥＧＲ率等）の影響を受けることなく、筒内温度を燃料の熱分解に最適な温度に制御することができる。
【００１６】
第４の発明によれば、ポスト噴射の噴射タイミングが圧縮上死点側に進角されるときには、筒内温度を低下させることで燃料の燃焼が抑制されるので、ポスト噴射の噴射タイミングを積極的に進角することができ、ポスト噴射によるオイルの希釈を抑制することができる。
【００１７】
第５の発明によれば、ポスト噴射された燃料が燃焼することによるトルクの上昇を防止することができる。
【００１８】
第６の発明によれば、トルクの変動が乗員には伝わらない動力伝達の遮断時には、燃焼の抑制のための制御が停止されることで、燃料の熱分解を促進する方向に可変動弁機構の操作量やポスト噴射の噴射タイミングを積極的に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態としての圧縮着火式内燃機関の概略構成図である。図１に示す内燃機関は、直噴式のディーゼルエンジンであり、内部にピストン８が配置されたシリンダブロック４と、シリンダブロック４に組み付けられたシリンダヘッド６を備えている。ピストン８の上面からシリンダヘッド６までの空間は燃焼室１０を形成しており、この燃焼室１０に連通するように吸気ポート１２と排気ポート１４がシリンダヘッド６に形成されている。吸気ポート１２には新気を燃焼室１０内に導入するための吸気通路２２が接続され、排気ポート１４には燃焼ガスを排出するための排気通路２４が接続されている。
【００２１】
シリンダヘッド６において、吸気ポート１２と燃焼室１０との接続部には、吸気バルブ３２が設けられている。吸気バルブ３２には、そのバルブタイミング及び位相を可変にする可変動弁機構４２が取り付けられている。可変動弁機構４２としては、カム式、電磁弁、或いは油圧駆動式の何れでもよくその構造には限定はない。図２は、可変動弁機構４２としてカム式を採用した場合の吸気バルブ３２の作動例を示すグラフであり、横軸にクランク角をとり、縦軸に吸気バルブ３２のリフト量をとっている。
【００２２】
排気ポート１４と燃焼室１０との接続部には、排気バルブ３４が設けられている。排気バルブ３４にも、そのバルブタイミング及び位相を可変にする可変動弁機構４４が取り付けられている。可変動弁機構４４としては、カム式、電磁弁、或いは油圧駆動式の何れでもよくその構造には限定はない。図３は、可変動弁機構４４としてカム式を採用した場合の排気バルブ３４の作動例を示すグラフであり、横軸にクランク角をとり、縦軸に排気バルブ３４のリフト量をとっている。
【００２３】
また、シリンダヘッド６には、燃料を燃焼室１０内に直接噴射するためのインジェクタ３０が燃焼室１０の頂部に取り付けられている。インジェクタ３０は図示しないコモンレールに接続され、コモンレールから高圧燃料の供給を受けている。コモンレールにはサプライポンプで圧縮された高圧燃料が常に蓄えられているので、インジェクタ３０を開弁することにより任意のタイミングで燃料を燃焼室１０内に噴射することができる。
【００２４】
シリンダブロック４には、図示しないウォータジャケット内を流れる冷却水の温度に応じた信号を出力する水温センサ５４が取り付けられている。冷却水温はシリンダ壁温を代表するので、水温センサ５４の信号からシリンダ壁温を推定することができる。また、シリンダブロック４には、クランクシャフト１６の回転角度に応じた信号を出力するクランク角センサ５６が取り付けられている。
【００２５】
排気通路２４には、排気浄化触媒２８が配置されている。排気浄化触媒２８は、少なくともＨＣの酸化が可能で、ＨＣの酸化反応による温度上昇が期待できるものであればよい。例えば、酸化触媒（ＣＣｏ）、ＤＰＦ、或いはＤＰＮＲ触媒等を用いることができる。
【００２６】
吸気通路２２には、吸気絞り弁３６が設けられている。吸気絞り弁３６の開度を調整することで、燃焼室１０内に吸入される空気量を制御することができる。吸気絞り弁３６の開度はエンジンの運転状態に応じて調整されている。また、吸気通路２２には、吸入空気の温度に応じた信号を出力する吸気温センサ５２が取り付けられている。
【００２７】
吸気通路２２における吸気絞り弁２２の下流には、ＥＧＲ通路２６が接続されている。ＥＧＲ通路２６の逆側の端部は排気通路２４における排気浄化触媒２８の上流に接続され、一部の排気ガス（ＥＧＲガス）がＥＧＲ通路２６を通って吸気通路２２に導入される。ＥＧＲ通路２６の途中には、ＥＧＲ通路２６を開閉するＥＧＲ弁３８が設けられている。
【００２８】
本実施形態のディーゼルエンジンは、その制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の出力側には前述のインジェクタ３０，吸気絞り弁３６，ＥＧＲ弁３８，可変動弁機構４２，４４等の種々の機器が接続されている。ＥＣＵ５０の入力側には、前述の吸気温センサ５２、水温センサ５４、及びクランク角センサ５６の他、アクセル開度センサ５８や、クラッチセンサ６０等の種々のセンサ類が接続されている。アクセル開度センサ５８は、アクセルペダル（図示略）の開度に応じた信号を出力するセンサである。クラッチセンサ６０は、エンジンとトランスミッション（図示略）とを接続するクラッチの締結／解放を検出するセンサである。ＥＣＵ５０は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムにしたがって各機器を駆動するようになっている。
【００２９】
本実施形態のディーゼルエンジンは、インジェクタ３０による燃料噴射として通常の燃料噴射（メイン噴射）とは別に、副次的な燃料噴射（ポスト噴射）を実行することができる。ポスト噴射は膨張行程に実行される燃料噴射であり、排気浄化触媒２８の昇温処理や還元処理を目的として実行される。以下、本実施形態においてＥＣＵ５０により実行されるポスト噴射のためのエンジン制御について説明する。
【００３０】
図４は、本実施形態においてＥＣＵ５０により実行されるポスト噴射のためのエンジン制御の内容をフローチャートで示したものである。本ルーチンの最初のステップＳ１００では、ポスト噴射の許可フラグがオンになっているか否か判定される。許可フラグは、ポスト噴射の実行条件が成立したときにオフからオンに切り替えられ、ポスト噴射の実行後に再びオフに切り替えられる。ポスト噴射の実行条件としては、排気浄化触媒２８の還元処理、或いは、昇温処理の何れかの要求があったことである。排気浄化触媒２８の還元処理の要求は、例えば、排気浄化触媒２８の浄化効率が基準効率以下まで低下したときに発せられ、排気浄化触媒２８の昇温処理の要求は、例えば、排気浄化触媒２８の触媒温度が所定温度以下まで低下したときに発せられる。
【００３１】
ポスト噴射の実行条件が成立し、許可フラグがオンになった場合には、ステップＳ１０２以降の処理が実行される。まず、ステップＳ１０２では、吸気側の可変動弁機構４２による筒内温度制御の開始フラグがオフからオンに切り替えられる。ここでは、ＴＤＣをポスト噴射の開始タイミングと仮定し、ＴＤＣにおける筒内温度を狙い筒内温度（目標筒内温度）としている。狙い筒内温度は、燃料を燃焼させることなく熱分解して改質（軽質化）できる最適温度に設定されている。そして、筒内温度制御時の可変動弁機構４２の動作は、狙い筒内温度に応じて設定されている。
【００３２】
ステップＳ１０４では、吸気温やシリンダ壁温に応じた狙い筒内温度補正の開始フラグがオフからオンに切り替えられる。吸気温とシリンダ壁温に関しては標準吸気温と標準シリンダ壁温が予め定められており、これら標準吸気温及び標準シリンダ壁温の元での狙い筒内温度が、標準狙い筒内温度として予め設定されている。
【００３３】
次のステップＳ１０６では、吸気温センサ５２の信号から測定される吸気温が標準吸気温よりも高いか否か、或いは、水温センサ５４の信号から推定されるシリンダ壁温が標準シリンダ壁温よりも高いか否か判定される。判定の結果、吸気温或いはシリンダ壁温が標準値よりも高い場合にはステップＳ１０８の処理が実行され、低い場合にはステップＳ１１０の処理が実行される。
【００３４】
ステップＳ１０８では、狙い筒内温度の低下補正が行われる。筒内温度は吸気温のような環境因子や、シリンダ壁温のようなエンジンの内部因子の影響を受け、エンジン制御に関する条件（回転数、空気量、燃料噴射量等）が同一であるならば、吸気温やシリンダ壁温が高いほど筒内温度も高くなる。燃料は高温に曝すことで熱分解されるが、筒内温度が高くなりすぎると燃料が完全燃焼する割合が大きくなってしまう。このため、ステップＳ１０８の処理は、吸気温或いはシリンダ壁温が高い場合には狙い筒内温度を標準狙い筒内温度よりも下げることで、実際の筒内温度を燃料の熱分解を促進できる最適温度に維持するようにしている。なお、狙い筒内温度の下げ幅は、実際の吸気温或いはシリンダ壁温と標準吸気温或いは標準シリンダ壁温との温度差に応じて設定される。
【００３５】
一方、ステップＳ１１０では、狙い筒内温度の上昇補正が行われる。筒内温度が低くなりすぎると燃料が未反応（未改質）のまま排出される割合が大きくなってしまう。このため、ステップＳ１１０の処理は、吸気温或いはシリンダ壁温が低い場合には狙い筒内温度を標準狙い筒内温度よりも上げることで、実際の筒内温度を燃料の熱分解を促進できる最適温度に維持するようにしている。なお、狙い筒内温度の上げ幅は、実際の吸気温或いはシリンダ壁温と標準吸気温或いは標準シリンダ壁温との温度差に応じて設定される。
【００３６】
ステップＳ１１２では、ステップＳ１０８或いはステップＳ１１０で補正された狙い筒内温度が最終的な狙い筒内温度として設定される。これにより、吸気温やシリンダ壁温に応じた狙い筒内温度補正は終了し、狙い筒内温度補正の開始フラグはオンからオフへ切り替えられる。
【００３７】
次のステップＳ１１４では、ポスト噴射タイミング設定の開始フラグがオフからオンに切り替えられる。そして、ステップＳ１１６では、ステップＳ１１２で設定された狙い筒内温度に基づき、狙い噴射タイミングが膨張行程におけるＴＤＣ近傍に仮設定される。狙い噴射タイミングとは、ポスト噴射の開始タイミングの目標値である。狙い噴射タイミングをＴＤＣ近傍に仮設定するのは、ポスト噴射された燃料のシリンダボアへの付着によるオイル希釈を可能な限り抑えるためである。狙い筒内温度が低いほど、狙い噴射タイミングはＴＤＣに近づくように仮設定される。
【００３８】
ステップＳ１１８では、吸気温やシリンダ壁温に応じた狙い噴射タイミング補正の開始フラグがオフからオンに切り替えられる。狙い筒内温度の場合と同じく、吸気温とシリンダ壁温に関しては標準吸気温と標準シリンダ壁温が予め定められており、ステップＳ１１４で仮設定された狙い噴射タイミングは、これら標準吸気温及び標準シリンダ壁温の元での狙い噴射タイミング（標準狙い噴射タイミング）である。
【００３９】
次のステップＳ１２０では、吸気温センサ５２の信号から測定される吸気温が標準吸気温よりも高いか否か、或いは、水温センサ５４の信号から推定されるシリンダ壁温が標準シリンダ壁温よりも高いか否か判定される。判定の結果、吸気温或いはシリンダ壁温が標準値よりも高い場合にはステップＳ１２２の処理が実行され、低い場合にはステップＳ１２４の処理が実行される。
【００４０】
ステップＳ１２２では、狙い噴射タイミングの遅角補正が行われる。ポスト噴射された燃料が効率良く熱分解するかどうかは、燃料が噴射されたときの筒内温度によるが、筒内温度はＴＤＣから遠ざかるほど低下していく。ステップＳ１２２の処理は、吸気温或いはシリンダ壁温が高い場合には狙い噴射タイミングを標準狙い噴射タイミングよりも遅角することで、筒内温度が燃料の熱分解を促進できる最適温度にあるときに燃料を噴射できるようにしている。なお、狙い噴射タイミングの遅角幅は、実際の吸気温或いはシリンダ壁温と標準吸気温或いは標準シリンダ壁温との温度差に応じて設定される。
【００４１】
一方、ステップＳ１２４では、狙い噴射タイミングの進角補正が行われる。筒内温度が低くなりすぎると燃料が未反応（未改質）のまま排出される割合が大きくなってしまう。このため、ステップＳ１２４の処理は、吸気温或いはシリンダ壁温が低い場合には狙い噴射タイミングを標準狙い噴射タイミングよりも進角することで、筒内温度が燃料の熱分解を促進できる最適温度にあるときに燃料を噴射できるようにしている。なお、狙い噴射タイミングの進角幅は、実際の吸気温或いはシリンダ壁温と標準吸気温或いは標準シリンダ壁温との温度差に応じて設定される。
【００４２】
次のステップＳ１２６では、ステップＳ１２２或いはステップＳ１２４で補正された狙い噴射タイミングからポスト噴射の終了タイミングが算出され、この噴射終了タイミングが所定の閾値よりも遅角側にあるか否か判定される。この閾値はオイル希釈が許容される限界の終了タイミングであり、噴射終了タイミングが閾値より遅角側にある場合には、シリンダボアへの燃料付着によってオイル希釈が許容範囲を超えてしまう。
【００４３】
このため、ステップＳ１２６の判定の結果、噴射終了タイミングが閾値よりも遅角側にある場合には、ステップＳ１２８の処理が選択される。ステップＳ１２８では、狙い筒内温度の低下補正が行われる。ステップＳ１２８の処理後は再びステップＳ１１２に戻り、ステップＳ１２８で低下補正された狙い筒内温度が最終的な狙い筒内温度として再設定される。狙い筒内温度が下げられる結果、ステップＳ１１６で仮設定される狙い噴射タイミングはＴＤＣに近づくことになる。これにより、ポスト噴射の終了タイミングが閾値よりも遅角側になることが回避される。
【００４４】
ステップＳ１２６の判定の結果、噴射終了タイミングが閾値よりも遅角側になっていない場合には、ステップＳ１３０の処理が選択される。ステップＳ１３０では、ステップＳ１２２或いはステップＳ１２４で補正された狙い噴射タイミングが最終的な狙い噴射タイミングとして設定される。これにより、吸気温やシリンダ壁温に応じた狙い噴射タイミング補正は終了し、噴射タイミング補正の開始フラグはオンからオフへ切り替えられる。
【００４５】
以上の一連の処理によって狙い筒内温度と狙い噴射タイミングとが定まると、次に、狙い筒内温度を実現するための可変動弁機構４２の駆動が行われる。なお、インジェクタ３０による燃料噴射は、本ルーチンと並行して実行される別のルーチン（インジェクタ駆動制御ルーチン）によって制御される。インジェクタ駆動制御ルーチンでは、車両の走行状態に応じて燃料噴射の態様が選択されている。例えば、車両が定常走行中の場合には、メイン噴射に続いてポスト噴射が実行され、車両が減速中の場合には、メイン噴射はカットされてポスト噴射のみが実行される。
【００４６】
ステップＳ１３２では、狙い筒内温度を実現するために筒内温度の低下処理が必要か否か判定される。設定された狙い筒内温度がその標準値よりも高い場合には、可変動弁機構４２を作動させて筒内温度を低下させる必要がある。この場合は、ステップＳ１３４の処理が実行される。一方、設定された狙い筒内温度がその標準値よりも低い場合には、可変動弁機構４２を作動させて筒内温度を上昇させる必要がある。その場合には、ステップＳ１３６の処理が実行される。
【００４７】
ステップＳ１３４では、可変動弁機構４２によって吸気バルブ（ＩＮ弁）３２の閉タイミングの進角或いは遅角が行われる。燃焼室１０内の吸入空気量は吸気バルブ３２の閉弁により確定し、通常、吸気バルブ３２の閉タイミングは吸入空気量が略最大になるタイミング（例えば、図２中に破線で示すタイミング）に設定されている。ステップＳ１３４では、図２中に実線で示すように、閉タイミングを通常時のよりも進角（すなわち、早閉じ）したり、或いは、通常時よりも遅角（すなわち、遅閉じ）したりすることで、吸入空気量を低下させて実質的な圧縮率εを減少させるようにしている。実質的な圧縮率εが低下することで、圧縮による筒内温度の上昇は抑えられ、ＴＤＣ近傍での筒内温度を低下させることが可能になる。なお、吸気バルブ３２の閉タイミングの進角幅（或いは遅角幅）は、狙い筒内温度とその標準値との温度差に応じて設定される。
【００４８】
ステップＳ１３６では、可変動弁機構４２によって吸気バルブ３２の開タイミングが進角され、両バルブ３２，３４間のオーバーラップ期間が増大される。吸気バルブ３２の閉タイミングは一定タイミングに維持される。バルブオーバーラップの増大により、燃焼室１０内に再導入される排気ガスの量が増大する。排気ガスは高温であるので、排気ガスの再導入量（内部ＥＧＲ量）が増える分、筒内温度は上昇することになる。なお、バルブオーバーラップの増大幅は、狙い筒内温度とその標準値との温度差に応じて設定される。
【００４９】
ステップＳ１３４或いはステップＳ１３６の処理が実行されることで、筒内温度は燃料を燃焼させることなく熱分解して改質できる最適温度に制御される。これにより、排気浄化触媒２８の還元処理が要求されている場合には、排気浄化触媒２８上での燃料の酸化反応を促進することができ、より効率的にＮＯｘを還元することが可能になる。また、改質燃料は触媒温度が低温でも活発な反応が可能であるので、燃料を有効に利用して高いエネルギ効率を実現することができるとともに、排気浄化触媒２８で反応しなかった燃料（未燃ＨＣ）が大気中へ放出されることも防止される。また、排気浄化触媒２８の昇温処理が要求されている場合には、酸化反応による反応熱によって触媒温度を効率的に昇温させることが可能になる。
【００５０】
狙い筒内温度の実現により、可変動弁機構４２による筒内温度制御は終了する。ステップ１３８では、筒内温度制御の開始フラグがオンからオフに切り替えられる。
【００５１】
次のステップＳ１４０では、排気側の可変動弁機構４４によって排気バルブ（ＥＸ弁）３４の開タイミングが進角される。具体的には、図３中に破線で示すＢＤＣ近傍の開タイミング（通常の開タイミング）から、図３中に実線で示すＴＤＣ近傍のポスト噴射と略同時期のタイミングまで進角される。排気バルブ３４の閉タイミングは一定タイミングに維持される。このように排気バルブ３４を早開きすることで、ポスト噴射された燃料を含むガスが燃焼室１０内で膨張する前に排気ポート１４に排出することができる。
【００５２】
ステップＳ１４０の処理によれば、燃焼室１０内のガスを膨張前に排出することで、膨張に伴うガスの温度低下を抑制することができる。これにより、ポスト噴射された燃料をより長い時間、高温に曝すことが可能になり、燃料の熱分解を促進することができる。また、高温のガスが排気浄化触媒２８に供給されるので、触媒温度の低下を抑制することもでき、燃料の排気通路２４への付着も抑制することができる。
【００５３】
以上説明した一連の処理は、車両が定常走行中か減速中かによらず、共通して実施される処理である。次のステップＳ１４２では、車両が減速中か否か判定される。車両が減速中でない場合、つまり、定常走行中に本ルーチンが実行されているときには、以上説明した一連の処理の終了をもって本ルーチンは終了する。一方、減速中に本ルーチンが実行されているときには、さらにステップＳ１４４以降の処理が実施されてから本ルーチンは終了する。
【００５４】
ステップＳ１４４では、ポスト噴射された燃料の燃焼が検出される。ポスト噴射された燃料が燃焼しているか否かは、例えば、以下に列挙するような方法を用いて判断することができる。
【００５５】
第１例は、筒内圧の変化に基づいて判断する方法である。筒内圧は筒内圧センサを用いて測定する。モータリング波形に対する筒内圧の上昇が認められる場合や、ＴＤＣ後に筒内圧が上昇している場合には、ポスト噴射された燃料の燃焼によってトルクが発生していると判断することができる。
【００５６】
第２例は、排気浄化触媒２８の上流側における排気ガス温度に基づいて判断する方法である。排気ガス温度は温度センサを用いて測定する。排気ガス温度が上昇した場合には、ポスト噴射された燃料が燃焼していると判断することができる。
【００５７】
第３例は、エンジン回転数の変動に基づいて判断する方法である。クラッチの解放時にエンジン回転数が上昇した場合には、ポスト噴射された燃料の燃焼によってトルクが発生していると判断することができる。
【００５８】
次のステップＳ１４６では、クラッチセンサ６０の信号に基づいてクラッチが解放されているか否か判定される。判定の結果、クラッチが締結されている場合には、さらにステップＳ１４８の判定が実施される。ステップＳ１４８では、ステップＳ１４４の検出結果が反映され、ポスト噴射された燃料が燃焼しているか否か判定される。燃料が燃焼していない場合には、筒内温度及びポスト噴射タイミングは現状のまま維持される。
【００５９】
ポスト噴射された燃料が燃焼している場合には、ステップＳ１５０の処理が実施される。ステップＳ１５０では、燃料の燃焼を抑制するための制御、具体的には、筒内温度を低下させるように可変動弁機構４２による筒内温度制御が実行される。或いは、オイル希釈が許容される範囲内でポスト噴射タイミングの遅角が行われる。
【００６０】
一方、ステップＳ１４６の判定の結果、クラッチが解放されている場合には、ポスト噴射された燃料が燃焼しているか否かに関係なく、ステップＳ１５２の処理が実施される。ステップＳ１５２では、筒内温度を上昇させるように可変動弁機構４２による筒内温度制御が実行される。或いは、より高温の雰囲気中に燃料を噴射するようにポスト噴射タイミングの進角が行われる。クラッチが解放されてエンジンからトランスミッションへの動力伝達が遮断されている時には、エンジンのトルクが変動してもそれが乗員に伝わることがない。したがって、この場合のトルク変動は許容することができ、燃料の熱分解を促進する方向に可変動弁機構４２の操作量やポスト噴射タイミングを積極的に制御することができる。
【００６１】
本実施形態のディーゼルエンジンでは、上記ルーチンによるエンジン制御がポスト噴射のために実行される。このエンジン制御によれば、上述の通り、可変動弁機構４２による筒内温度の積極的な制御によって、ポスト噴射された燃料を完全に燃焼させるのでなく、熱分解して改質することができ、排気浄化触媒上での酸化反応の促進によって排気浄化触媒２８の昇温或いは還元を効率的に行うことが可能となる。
【００６２】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ５０により上記ステップＳ１００の判定が実行され、また、その判定結果に基づき上記ルーチンとは別のルーチンによってポスト噴射が実行されることで、本発明にかかる「触媒処理手段」が実現されている。また、ＥＣＵ５０により上記ステップＳ１０２乃至ステップＳ１３８の一連の処理が実行されることで、本発明にかかる「筒内温度制御手段」が実現されている。さらに、ＥＣＵ５０により上記ステップＳ１４４の処理が実行されることで、本発明にかかる「燃焼検出手段」が実現され、上記ステップＳ１４６乃至ステップＳ１５２の処理が実行されることで、本発明にかかる「燃焼抑制手段」が実現されている。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の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変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００６４】
上記の実施形態にかかるエンジン制御では、吸気温やシリンダ壁温に応じて狙い筒内温度を補正しているが、筒内温度に影響する他の因子、例えば、ＥＧＲ量（或いはＥＧＲ率）を考慮して狙い筒内温度を補正するのも好ましい。
【００６５】
また、上記の実施形態では、筒内温度を上昇させる場合、吸気バルブ３２の開タイミングを進角することでバルブオーバーラップを増大させているが、排気側の可変動弁機構４４によって排気バルブ３４の閉タイミングを遅角するようにしてもよい。
【００６６】
筒内温度を制御する手段は、可変動弁機構４２，４４には限定されない。例えば、筒内温度を上昇させる手段としては、吸気絞り弁３６を用いることもできる。また、排気通路に排気絞り弁を備えるエンジンであれば、筒内温度を上昇させる手段として排気絞り弁を用いることもできる。また、過給機を備えるエンジンであれば、過給圧によって筒内温度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態としての圧縮着火式内燃機関の概略構成図である。
【図２】可変動弁機構による吸気バルブの作動例を示すグラフである。
【図３】可変動弁機構による排気バルブの作動例を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態において実施されるポスト噴射のためのエンジン制御のルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
８  ピストン
１０  燃焼室
１６  クランク角
２２  吸気通路
２４  排気通路
２６  ＥＧＲ通路
２８  排気浄化触媒
３０  インジェクタ
３２  吸気バルブ
３４  排気バルブ
３６  吸気絞り弁
３８  ＥＧＲ弁
４２  吸気側可変動弁機構
４４  排気側可変動弁機構
５０  ＥＣＵ
５２  吸気温センサ
５４  水温センサ
５６  クランク角センサ
５８  アクセル開度センサ
６０  クラッチセンサ
【図１】
2007262992.tif 000003
【図２】
2007262992.tif 000004
【図３】
2007262992.tif 000005
【図４】
2007262992.tif 000006