(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メイン噴射と、このメイン噴射後の膨張行程でのポスト噴射とを行うディーゼルエンジンの制御装置において、
アイドル時にポスト噴射を行う場合、目標回転速度が維持されるようにメイン噴射量とポスト噴射時期を合わせて制御するトルク制御手段
を備え、
前記トルク制御手段は、
目標空気過剰率を設定する手段と、
実際のエンジン回転速度の目標回転速度からの偏差を演算する手段と、
トルク制御に対するポスト噴射の分担割合を表す制御量分配係数を前記目標空気過剰率に応じ目標空気過剰率が大きくなるほど大きくなる値で設定する手段と、
この制御量分配係数で前記偏差を分配することによりポスト噴射時期に対する制御量とメイン噴射量に対する制御量とを決定する手段と、
ポスト噴射時期に対する制御量とフィードバックゲインとを用いてポスト噴射時期のフィードバック量を演算する手段と、
このフィードバック量でポスト噴射時期を補正して目標ポスト噴射時期を算出する手段と、
メイン噴射量に対する制御量とフィードバックゲインとを用いてメイン噴射量のフィードバック量を演算する手段と、
このフィードバック量で燃料噴射量を補正してメイン噴射量を算出する手段と
からなることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
メイン噴射と、このメイン噴射後の膨張行程でのポスト噴射とを行うディーゼルエンジンの制御装置において、
アイドル時にポスト噴射を行う場合、目標回転速度が維持されるようにメイン噴射量とポスト噴射時期を合わせて制御するトルク制御手段
を備え、
前記トルク制御手段は、
目標空気過剰率を設定する手段と、
実際のエンジン回転速度の目標回転速度からの偏差を演算する手段と、
トルク制御に対するポスト噴射の分担割合を表す制御量分配係数を織り込んだフィードバックゲインを前記目標空気過剰率に応じ目標空気過剰率が大きくなるほどこの制御量分配係数が大きくなるようにメイン噴射量の制御用とポスト噴射時期の制御用とに別々に設定する手段と、
目標空気過剰率により変化するこのポスト噴射時期の制御用のフィードバックゲインと前記偏差とを用いてポスト噴射時期のフィードバック量を演算する手段と、
このフィードバック量でポスト噴射時期を補正して目標ポスト噴射時期を算出する手段と、
目標空気過剰率により変化するこのメイン噴射量の制御用のフィードバックゲインと前記偏差とを用いてメイン噴射量のフィードバック量を演算する手段と、
このフィードバック量で燃料噴射量を補正してメイン噴射量を算出する手段と
からなることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】
ポスト噴射時期の変化に対するポストトルクの変化をポストトルク感度とし、前記目標空気過剰率が大きくなるほどこのポストトルク感度がよくなるといった現象を示す範囲を、小さい側の限界値から大きい側の限界値までで定義したとき、この大きい側の限界値に近いほどポスト噴射時期のトルク制御に重みを持たせるように前記制御量分配係数を設定することを特徴とする請求項１または２に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項４】
ポスト噴射時期のフィードバック量を演算するのに用いるフィードバックゲインをポスト噴射時期に応じて補正する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制御装置。
【請求項５】
空気過剰率が１を超える雰囲気でＮＯｘを保持し空気過剰率が１以下の雰囲気でＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒機能、ＨＣ・ＣＯを酸化する酸化触媒機能または排気微粒子を捕捉するフィルタ機能を単独でまたは組み合わせで持つ排気浄化装置を備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項６】
ターボ過給機を備え、アイドル時にポスト噴射を行う場合にターボ過給機に回収される排気エネルギを抑制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制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はディーゼルエンジンの制御装置、特にアイドル回転速度制御を行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の目的のためメイン噴射の終了後の膨張行程や排気行程で小量の燃料を噴射する、いわゆるポスト噴射を行うものがある（特開平２０００−４５８２８号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のポスト噴射量は小量でしかなかったところが、排気浄化への要求の厳しさに対応し従来のポスト噴射量より格段に大きいポスト噴射量を設定する場合が生じてきている。たとえば触媒の暖機促進等のため排気温度を大幅に上昇させることを目的としてメイン噴射後の膨張行程でポスト噴射を行うとき、小量であればポスト噴射燃料の殆どは排気温度上昇のための熱に変化してトルクを生ずるまでに到らないのであるが、ポスト噴射量が大きくなると、一部はトルクに変化する。すなわち、メイン噴射後の膨張行程でのポスト噴射により新たにトルク（このポスト噴射により発生するトルクを以下単に「ポストトルク」という。）が発生する。
【０００４】
そして、このポストトルクが特にアイドル回転速度制御中に生じる場合に問題となる。負荷が最も低くしたがって供給燃料が最も少なくエンジン回転速度が不安定になりがちであるアイドル時にはアイドル回転速度制御により予め定めた目標回転速度ＴＮＥが維持されるように、たとえば実際のエンジン回転速度Ｎｅが目標回転速度ＴＮＥより低下したときには目標値からの偏差に基づいたフィードバック量をメイン噴射量に加えて燃料増量を行い実回転速度を目標値へと戻している。これを制御系で表すと従来装置は図５３に示したように
（１）実際のエンジン回転速度Ｎｅの目標回転速度ＴＮＥからの偏差ＤＮＥを演算し、
（２）この偏差ＤＮＥとフィードバックゲイン（一定）とを用いてフィードバック量ＱｆＩｓｃＭを演算し、
（３）このフィードバック量ＱｆＩｓｃＭで燃料噴射量を補正してメイン噴射量ＴＱｆＭＩを算出する
ものである。こうしたアイドル回転速度制御中にポスト噴射が行われてポストトルクが生じこれに起因してエンジン回転速度が目標値を超えて上昇するときにも、従来装置御ではメイン噴射量を低減してメイン噴射によるトルク（以下単に「メイントルク」という。）を低下させることでポストトルクを相殺してエンジン回転速度を目標値に保つよう作動する。
【０００５】
このとき特にポストトルクが大きいと、この大きくなったポストトルクをメイントルクの減少により相殺しようとしてメイン噴射量を最小で０まで低下させなければならない。しかしながら、ポスト噴射がメイン噴射に置き換わってメイン噴射の機能のすべてを果たすことはできない。メイン噴射量ならびにメイン噴射時期はアイドル状態に最適なトルクが生じるように定められているのに対して、ポスト噴射時期はメイン噴射時期よりも遅角側に設定されているため、どうしてもポスト噴射燃料が燃焼する際の筒内温度が低くポスト噴射燃料が低温で燃焼することになり、排気微粒子を構成するすすや窒素酸化物ＮＯｘの排出量が増大してエミッションが悪化する。
【０００６】
そこで本発明はアイドル時にポスト噴射を行う場合にも目標回転速度を維持するのに際してメイン噴射量だけでなくポスト噴射時期をも合わせて制御する構成とすることにより、アイドル時にポスト噴射を行う場合にもエンジン回転速度の変動をポスト噴射を行わない通常のアイドル時と同一に保つことを目的とする。
【０００７】
具体的な構成としては図５４に示すように、
（ａ１）空気過剰率に応じて制御量の分配係数ＫＤＮＥを定め、
（ａ２）この分配係数ＫＤＮＥで実回転速度のＮｅの目標回転速度ＴＮＥからの偏差ＤＮＥを分配することにより、ＤＮＥ×ＫＤＮＥをポスト噴射時期に対する制御量として、これに対してＤＮＥ×（１−ＫＤＮＥ）をメイン噴射量に対する制御量として決定し、
（ａ３）あとは各制御量とフィードバックゲイン（一定）とを用いてフィードバック量ＩｔＩｓｃＰ、ＱｆＩｓｃＭを演算し、
（ａ４）各フィードバック量ＩｔＩｓｃＰ、ＱｆＩｓｃＭで対応するポスト噴射時期、燃料噴射量を補正して目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰとメイン噴射量ＴＱｆＭＩを算出する
構成とする。あるいは図５５のように
（ｂ１）分配係数を織り込むとともに空気過剰率に応じて変化するフィードバックゲインをメイン噴射量の制御とポスト噴射時期の制御とで別々に設定しておき、
（ｂ２）この空気過剰率により変化するフィードバックゲインと偏差ＤＮＥとを用いてフィードバック量ＩｔＩｓｃＰ、ＱｆＩｓｃＭを演算し、
（ｂ３）各フィードバック量ＩｔＩｓｃＰ、ＱｆＩｓｃＭで対応するポスト噴射時期、燃料噴射量を補正して目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰとメイン噴射量ＴＱｆＭＩを算出する
構成とする。
【０００８】
ここで、制御量の分配係数ＫＤＮＥを定めるのに空気過剰率をもってするのは、以下の考えに基づくものである。
【０００９】
まず、ポスト噴射燃料のうちポストトルクに変化する割合はポスト噴射量が一定であればポスト噴射時期に応じて変化しポスト噴射時期が進角するほど増加する。またポスト噴射時期が同じであればポストトルクはポスト噴射量が多いほど大きくなる。したがってポストトルクの大きさはポスト噴射時期とポスト噴射量により定まるものと考えられる。一方、メイン噴射量とポスト噴射量の合計で空気過剰率が定まるため、ポスト噴射量が変化すれば空気過剰率が変化する。そこで、ポスト噴射量を大きく設定する場合にそのポスト噴射量により定まる空気過剰率とポスト噴射時期とをパラメータにしてポストトルクの影響を調べたところ図５６に示す結果が得られた。同図中段に示すように、ポストトルクは空気過剰率一定（ポスト噴射量一定）の場合ポスト噴射時期が遅角するほど低下している。よってポスト噴射時期を遅角することでポストトルクを抑制することができる。
【００１０】
また、図５６上段のように一般的に空気過剰率が小さくなるとポスト噴射分の燃費（燃焼率）が悪化する。すなわちメイン噴射量が小さいとき（空気過剰率が大きい）にはポスト噴射燃料が燃焼する際の雰囲気中の酸素濃度が十分であり燃料と酸素との反応が起り易い（燃焼速度が速い）ためポスト噴射燃料のほぼ全量が燃焼してポスト噴射分の燃費が良くなる。一方、メイン噴射量が大きいとき（空気過剰率が小さい）にはポスト噴射燃料が燃焼する際の雰囲気中の酸素濃度が少なく燃焼速度が遅いためポスト噴射燃料の一部が燃え残ってポスト噴射分の燃費が悪くなるとともに先に燃焼したポスト噴射燃料の発生熱がその後に燃焼に使われるためポスト噴射による総熱量が小さくなりポストトルクが小さくなる。これにより図５６中段に示すように空気過剰率が小さくなるほどポスト噴射時期の変化に対するポストトルクの変化が小さくなる（ポストトルク感度が悪くなる）。
【００１１】
よってポスト噴射量を大きく設定する場合に空気過剰率が大きくなるほどポストトルク感度がよくなるといった現象を示す範囲をλ１〜λ２で定義すると、図５７（ａ）に示した概念図が得られる。ここで、小さい側の限界値であるλ１は悪いながらもポストトルク感度がある空気過剰率である。大きい側の限界値であるλ２はポストトルクを考慮する必要のある限界の空気過剰率である。
【００１２】
次に、図５７（ａ）により本発明の制御概念を説明する。同図において縦軸はポストトルク感度に相当するパラメータであり、ポスト噴射のトルク制御に対するポスト噴射の分担割合を表す。たとえば０はポスト噴射の分担割合が０、つまりメイン噴射のみでトルク制御を行うことを示す。この状態から値が大きくなるのにつれてポスト噴射の分担割合が増し、１になると今度はポスト噴射のみでトルク制御を行うことを示す。
【００１３】
なお、ポスト噴射によるトルク制御はポスト噴射量でなくポスト噴射時期の制御で行う。これに対してメイン噴射によるトルク制御はメイン噴射量の制御で行う。
【００１４】
これによりポスト噴射が開始してエンジントルクが増加したとき、空気過剰率がλ１〜λ２の範囲内でλ２側にあればポスト噴射時期を遅角することで効果的にポストトルクを低減できるため、メイン噴射量を低減させる量が、従来のメイン噴射量のみでエンジントルクを低下させる場合より小さくなる。
【００１５】
したがって図５７（ａ）に示すように空気過剰率がλ１〜λ２の範囲内でλ２に近いほどポスト噴射時期の制御に重みをもたせることで、すなわち空気過剰率に応じてメイン噴射量及びポスト噴射時期を制御することで排気の悪化を招くことなくトルク変動を防止できることになる。
【００１６】
なお、図５７（ａ）では直線の特性としているが、実際の制御に適用するに際しては図５７（ｂ）に示したように空気過剰率がλ１〜λ２の範囲外にあるときについても含めて対処することが必要となるためλ１〜λ２の範囲とそれ以外の範囲との領域の境で運転状態が大きく変化しないように曲線の特性として滑らかにつないでいる。
【００１７】
次に空気過剰率がλ１〜λ２の範囲外にあるときについて説明する。
【００１８】
まず空気過剰率がλ２より大きなλ２〜λ３の範囲内ではポスト噴射量はそれほど大きくなく一般的な量であるため本発明の課題（ポスト噴射量を大きく設定する場合の回転速度の変動）が発生しない領域である。よってこの領域では従来通りメイン噴射量によるトルク制御だけで十分に回転速度の変動を防止できるため、図５７（ｂ）に示すようにλ３に近いほどメイン噴射量の制御に重みをもたせればよい。
【００１９】
また空気過剰率がλ１より小さな範囲ではポスト噴射量は大幅に大きくなっているもののポスト噴射燃料の燃焼速度が非常に遅くポストトルク感度が悪いため、メイン噴射量の制御に重みをもたせるようにすべきである（したがってメイン噴射量の制御だけでトルク制御を行う）。
【００２０】
なお、ポスト噴射時期を進角するほどポスト噴射燃料のうちポストトルクに変化する割合が高くなること、一方遅角するほどポスト噴射分の燃費が悪くなり（燃焼しない燃料の割合が高くなり）、それに応じて排気が悪化する（未然ＨＣの排出量が増大する）ことを考慮して、ポスト噴射時期は図５６中のハッチングの範囲内で制御するようにしている。
【００２１】
また、図５７（ｂ）でのλ２近傍でポスト噴射の制御の分担割合が最大となるが、その場合に最大値の１とせず１弱としてメイン噴射量による制御の余地を残しているのは、例えばアイドル時に補機負荷の変化により回転変動が発生したときメイン噴射量でトルク制御を行ってこの回転変動を吸収させるようにするためである。
【００２２】
なお、図５７（ｂ）を用いて本発明の対象であるポスト噴射量を大きく設定する場合と、従来より行われている一般的なポスト噴射量に設定する場合とを比較してみると、図中のλ３がポスト噴射開始前のメイン噴射のみの空気過剰率である。一般的なポスト噴射量はメイン噴射量に対してそれほど大きくなく、そのときのポスト噴射開始後の空気過剰率はλ４となってλ３からそれほどずれるものでない。ところが本発明の対象であるポスト噴射量を大きく設定した場合のポスト噴射開始後の空気過剰率は例えばλ５となり、従来より行われている一般的な場合のλ４に比して相当小さくなっている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、メイン噴射と、このメイン噴射後の膨張行程でのポスト噴射とを行うディーゼルエンジンの制御装置において、アイドル時にポスト噴射を行う場合、目標回転速度が維持されるようにメイン噴射量とポスト噴射時期を合わせて制御するトルク制御手段を備え、図５４に示すように前記トルク制御手段が、目標空気過剰率Ｔｌａｍｂを設定する手段（図示しない）と、実際のエンジン回転速度Ｎｅの目標回転速度ＴＮＥからの偏差ＤＮＥを演算する手段３１と、トルク制御に対するポスト噴射の分担割合を表す制御量分配係数ＫＤＮＥを前記目標空気過剰率Ｔｌａｍｂに応じ目標空気過剰率Ｔｌａｍｂが大きくなるほど大きくなる値で設定する手段３２と、この分配係数ＫＤＮＥで前記偏差ＤＮＥを分配することによりポスト噴射時期に対する制御量とメイン噴射量に対する制御量とを決定する（たとえばＤＮＥ×ＫＤＮＥをポスト噴射時期に対する制御量として、これに対してＤＮＥ×（１−ＫＤＮＥ）をメイン噴射量に対する制御量として決定する）手段３３と、ポスト噴射時期に対する制御量とフィードバックゲインとを用いてポスト噴射時期のフィードバック量ＩｔＩｓｃＰを演算する手段３４と、このフィードバック量ＩｔＩｓｃＰでポスト噴射時期を補正して目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰを算出する手段３５と、メイン噴射量に対する制御量とフィードバックゲインとを用いてメイン噴射量のフィードバック量ＱｆＩｓｃＭを演算する手段３６と、このフィードバック量ＱｆＩｓｃＭで燃料噴射量Ｑｆを補正してメイン噴射量ＴＱｆＭＩを算出する手段３７とからなる。
【００２５】
第２の発明は、メイン噴射と、このメイン噴射後の膨張行程でのポスト噴射とを行うディーゼルエンジンの制御装置において、アイドル時にポスト噴射を行う場合、目標回転速度が維持されるようにメイン噴射量とポスト噴射時期を合わせて制御するトルク制御手段を備え、図５５に示すように前記トルク制御手段が、目標空気過剰率Ｔｌａｍｂを設定する手段（図示しない）と、実際のエンジン回転速度Ｎｅの目標回転速度ＴＮＥからの偏差ＤＮＥを演算する手段３１と、トルク制御に対するポスト噴射の分担割合を表す制御量分配係数を織り込んだフィードバックゲインを前記目標空気過剰率Ｔｌａｍｂに応じ目標空気過剰率Ｔｌａｍｂが大きくなるほどこの制御量分配係数が大きくなるようにメイン噴射量の制御用とポスト噴射時期の制御用とに別々に設定する手段４１、４２と、目標空気過剰率Ｔｌａｍｂにより変化するこのポスト噴射時期の制御用のフィードバックゲインと前記偏差ＤＮＥとを用いてポスト噴射時期のフィードバック量ＩｔＩｓｃＰを演算する手段４３と、このフィードバック量ＩｔＩｓｃＰでポスト噴射時期を補正して目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰを算出する手段３５と、目標空気過剰率Ｔｌａｍｂにより変化するこのメイン噴射量の制御用のフィードバックゲインと前記偏差ＤＮＥとを用いてメイン噴射量のフィードバック量ＱｆＩｓｃＭを演算する手段４４と、このフィードバック量ＱｆＩｓｃＭで燃料噴射量Ｑｆを補正してメイン噴射量ＴＱｆＭＩを算出する手段３７とからなる。
第３の発明では、第１または第２の発明においてポスト噴射時期の変化に対するポストトルクの変化をポストトルク感度とし、前記目標空気過剰率が大きくなるほどこのポストトルク感度がよくなるといった現象を示す範囲を、小さい側の限界値（λ１）から大きい側の限界値（λ２）までで定義したとき、この大きい側の限界値（λ２）に近いほどポスト噴射時期のトルク制御に重みを持たせるように前記制御量分配係数を設定する。
【００２６】
第４の発明では、第１の発明においてポスト噴射時期のフィードバック量ＩｔＩｓｃＰを演算するのに用いるフィードバックゲインをポスト噴射時期に応じて補正する。
【００２７】
第５の発明では、第１から第４までのいずれか一つの発明において空気過剰率が１を超える雰囲気でＮＯｘを保持し空気過剰率が１以下の雰囲気でＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒機能、ＨＣ・ＣＯを酸化する酸化触媒機能または排気微粒子を捕捉するフィルタ機能を単独でまたは組み合わせで持つ排気浄化装置を備える。
【００２８】
第６の発明では、第５の発明おいてターボ過給機を備え、アイドル時にポスト噴射を行う場合にターボ過給機に回収される排気エネルギを抑制する。
【００２９】
【発明の効果】
ポストトルクはポスト噴射量一定の場合ポスト噴射時期が遅角するほど低下するためポスト噴射時期を遅角することでポストトルクを抑制することができる。したがって、第１、第２の発明によりメイン噴射量に加えてポスト噴射時期を制御し、その際ポスト噴射量を大きく設定してあっても大きなポストトルクが生じて回転変動に影響することがないようにポスト噴射時期を遅角側に制御することで、アイドル時にポスト噴射を行う場合にもエンジン回転速度の変動をポスト噴射を行わない通常のアイドル時と同一に保つことができる。
【００３０】
第１、第２の発明によればポスト噴射量が増大するのに伴い空気過剰率が小さくなってゆくので、この空気過剰率の減少に合わせてポスト噴射時期によりトルクを制御する割合を増し、所定の空気過剰率においてポスト噴射時期によりトルクを制御する割合を最大にすることができる。この状態ではメイン噴射量はほぼ所定値に固定され、ポスト噴射時期（ポスト噴射開始時期）によりトルクが制御される。すなわち、ポストトルクの生成により実回転速度が目標値より上昇したときにはポスト噴射開始時期を遅らせることによりトルクが減らされ、この逆に実回転速度が目標値より低下したときにはポスト噴射開始時期を進めることによりトルクが増やされ、これによって実回転速度が目標値へと戻される。
【００３１】
この場合、ポスト噴射量が大きく設定されていても従来装置のようにメイン噴射量が減らされることはないのでメイン噴射により最低限必要なトルクは確保されており、また目標空気過剰率を運転性や排気が悪化しないように予め定めておけばポスト噴射量は基本的にこの目標空気過剰率を達成する量となるため、ポスト噴射により所望の温度にまで排気温度を高めつつ燃焼、運転性や排気の悪化を抑制することができる。
【００３２】
そして、ポスト噴射量がさらに増大し目標空気過剰率が１の近傍にきたときにはポストトルクの発生量が低下するためポスト噴射時期によりトルクを制御する割合を最小に、つまりメイン噴射量によりトルクを制御する割合を最大にすることができる。この状態ではたとえば実回転速度が目標値より低下したときにはメイン噴射量を増やすことによりトルクが増やされ、この逆に実回転速度が目標値より上昇したときにはメイン噴射量を減らすことによりトルクが減らされ、これによって実回転速度が目標値へと戻される。
【００３３】
第４の発明によればアイドル時にポスト噴射を行う場合の回転速度の変動をより精度良く制御することができる。
【００３４】
第５の発明によれば、空気過剰率が１を超える雰囲気（リーン雰囲気）でＮＯｘを保持し空気過剰率が１以上の雰囲気（リッチ雰囲気）でＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒機能、ＨＣ・ＣＯを酸化する酸化触媒機能または排気微粒子を捕捉するフィルタ機能を単独であるいは組み合わせで持つ排気浄化装置を第１、第２、第３、第４の発明によるアイドル時のポスト噴射時期およびメイン噴射量のフィードバック制御とを組み合わせることで、アイドル時にもＮＯｘの浄化、フィルタの再生、被毒の解除が可能になり排気後処理装置の性能信頼性と耐久性を高めることができる。
【００３５】
第６の発明によれば、ターボ過給機を備える機関の場合に排気エネルギがターボ過給機に回収されることなくターボ過給機の下流に位置する排気後処理装置へと供給されるので、ポスト噴射による昇温効果を効率よく活用することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１はディーゼルエンジンの概略的な構成図で、１はエンジン本体、２は吸気通路、３は排気通路である。
【００３７】
エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装置４を備える。これは主として図示しない燃料タンクとサプライポンプ、コモンレール（蓄圧室）５、気筒毎に設けられる燃料噴射ノズル６からなり、高圧のサプライポンプに生成した高圧燃料をコモンレール５に蓄え、燃料噴射ノズル６内の三方弁７によってノズルニードルの開閉を行うことで、噴射の開始と終了を自由に制御することができる。コモンレール５内の燃料圧力は圧力センサとサプライポンプの吐出量制御機構により、常にエンジンの求める最適値に制御される。
【００３８】
９は排気通路３と吸気通路２とを連通する通路８に設けられ、ＥＧＲ（排気環流）を行うためのＥＧＲ弁（ＥＧＲ装置）、１１は可変ノズルを備えるターボ過給機（排気タービン１１ａ、コンプレッサ１１ｂ、可変ノズル１１ｃからなる）、１２はインタークーラである。
【００３９】
燃料噴射量、噴射時期、燃料圧力などの制御は、マイクロプロセッサで構成されるコントロールユニット１５により行われる。このためコントロールユニット１５にはアクセル開度センサ１６、エンジン回転速度とクランク角度を検出するセンサ１７、気筒判別のためのセンサ１８、水温センサ１９からの信号が、図示しない吸気温度センサ、大気圧センサからの信号とともに入力し、これらに基づいてコントロールユニット１５は、エンジン回転速度とアクセル開度に応じて目標燃料噴射量と燃料噴射時期を演算し、この目標燃料噴射量に対応してノズル内の三方弁７のＯＮ時間を制御し、また目標噴射時期に対応して三方弁７のＯＮ時期を制御する。
【００４０】
排気通路３には酸化触媒機能付きのＮＯｘ触媒１３を備える。このＮＯｘ触媒１３は排気の空気過剰率が１を越える領域で排気中のＮＯｘを吸着し、空気過剰率が１以下になると吸着していたＮＯｘを脱離するともにこの脱離したＮＯｘを空気過剰率が１以下の雰囲気下に存在するＨＣ、ＣＯを還元剤として用いて還元浄化するものである。このＮＯｘ触媒１３の吸着ＮＯｘを定期的に還元浄化してＮＯｘ触媒１３を再生するため一定の条件になるとコントロールユニット１５はメイン噴射後の膨張行程でポスト噴射を行う。このときのポスト噴射の目的は
（１）リッチ燃焼により排気温度を上昇させこれにより触媒の昇温を図ること、
（２）触媒によるＮＯｘの還元を促進すること（そのためには空気過剰率が１未満であることが必要）
の２つであるため、目標空気過剰率を１．０以下に設定する。
【００４１】
ＮＯｘ触媒１３の下流のＤＰＦ（ディーゼルパーティキュレートフィルタ）１４はすすなどの排気微粒子を捕捉するためのものである。このＤＰＦ１４に捕捉された排気微粒子が所定値になったときには排気温度を高めて排気微粒子を自着火させて燃焼させＤＰＦ１４を再生するため一定の条件になるとコントロールユニット１５がメイン噴射後の膨張行程でポスト噴射を行う。このときのポスト噴射の目的は排気微粒子を燃焼させること（つまり酸素が必要なため空気過剰率は１以上であることが必要）であるため、目標空気過剰率を例えば１．２以下に設定する。
【００４２】
このようにＮＯｘ触媒１３、ＤＰＦ１４の再生のためいずれもポスト噴射を行うが、それぞれでポスト噴射の目的とその際の目標空気過剰率が異なるので、ＮＯｘ触媒１３を再生するためポスト噴射を行う運転をリッチ運転、ＤＰＦ１４を再生するためポスト噴射を行う運転を再生運転として区別する。
【００４３】
こうしたポスト噴射はアイドル時にも行うのであるが、空気過剰率が１．２以下となるときのポスト噴射量は、従来より一般に行われるポスト噴射量の数倍する量であり、従来は考慮の対象外であったポストトルクが発生する。そこで、このポストトルクの影響を受けて回転速度変動が生じないように、つまり従来より一般に行われるポスト噴射量の数倍する量のポスト噴射が行われるときにも目標回転速度ＴＮＥが維持されるようにコントロールユニット１５はメイン噴射量に加えてポスト噴射時期をも制御する。具体的には、
▲１▼予め定めた目標空気過剰率Ｔｌａｍｂに応じて制御量の分配係数ＫＤＮＥを定め、
▲２▼この分配係数ＫＤＮＥで目標回転速度ＴＮＥからの偏差ＤＮＥを分配することにより、ＤＮＥ×ＫＤＮＥをポスト噴射時期に対する制御量として、これに対してＤＮＥ×（１−ＫＤＮＥ）をメイン噴射量に対する制御量として決定し、
▲３▼あとは各制御量とＰＩＤゲイン（フィードバックゲイン）とを用いてフィードバック量ＩｔＩｓｃＰ、ＱｆＩｓｃＭを演算し、
▲４▼各フィードバック量ＩｔＩｓｃＰ、ＱｆＩｓｃＭで対応するポスト噴射時期ＴＰＩＴ、燃料噴射量Ｑｆを補正して目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰとメイン噴射量ＱｆＭＩを算出する。
【００４４】
コントロールユニット１５で行われるこのアイドル回転速度制御を含んだ制御の内容をフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】
図２は燃料噴射量Ｑｆを演算するフローである。このフローはクランク角の基準位置信号（図ではＲｅｆ．で略記）の入力毎に実行する。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度ＣＬを読み込み、ステップ２でこれらＮｅとＣＬから図３を内容とするマップを検索することにより基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖを演算する。ステップ３ではこの基本燃料噴射量に対してエンジン冷却水温等に基づいて各種の補正を行い、この補正後の値Ｑｆ１に対してさらにステップ４で図４を内容とするマップに基づいて燃料噴射量の最大値Ｑｆ１ＭＡＸによる制限を行い、制限後の値を燃料噴射量Ｑｆとして演算する。
【００４６】
図５はシリンダ吸入新気量Ｑａｃを演算するフローである。
【００４７】
ステップ１ではエアフローメータ（ＡＭＦ）の出力電圧を読み込み、ステップ２でこの出力電圧からテーブル変換により吸気量を演算する。ステップ３では吸気脈動の影響をならすためこの吸気量演算値に対して加重平均処理を行う。
【００４８】
ステップ４ではエンジン回転速度Ｎｅを読み込み、ステップ５においてこの回転速度Ｎｅと前記した吸気量の加重平均値Ｑａｓ０とから１シリンダ当たりの吸入空気量Ｑａｃ０を
【００４９】
【数１】
Ｑａｃ０＝（Ｑａｓ０／Ｎｅ）×ＫＣＯＮ＃、
ただし、ＫＣＯＮ＃：定数、
の式により計算する。
【００５０】
エアフローメータはコンプレッサ上流の吸気通路に設けており、エアフローメータからコレクタまでの輸送遅れ分のディレイ処理を行うためステップ６ではｎ（ただしｎは整数の定数）回前のＱａｃ０の値をコレクタ入口位置における１シリンダ当たりの吸入新気量Ｑａｃｎとして求めている。そしてステップ７ではこのＱａｃｎに対して
【００５１】
【数２】
Ｑａｃ＝Ｑａｃn-1×（１−Ｋｖｏｌ×Ｋｉｎ）＋Ｑａｃｎ×Ｋｖｏｌ×Ｋｉｎ、
ただし、Ｑａｃn-1：Ｑａｃの前回値、
の式（一次遅れの式）により吸気弁位置における１シリンダ当たりの吸入新気量（この吸入新気量を以下「シリンダ吸入新気量」という。）Ｑａｃを演算する。これはコレクタ入口から吸気弁までの新気のダイナミクスを補償するためのものである。
【００５２】
図６は体積効率相当値Ｋｉｎを演算するフローである。ステップ１ではシリンダ吸入新気量Ｑａｃ、燃料噴射量Ｑｆ、エンジン回転速度Ｎｅを読み込む。ステップ２、３ではシリンダ吸入新気量Ｑａｃと回転速度Ｎｅから図７を内容とするマップを検索することにより体積効率基本値ＫｉｎＨ１を、また燃料噴射量Ｑｆと回転速度Ｎｅから図８を内容とするマップを検索することにより体積効率負荷補正値ＫｉｎＨ２を演算し、ステップ４においてこれらＫｉｎＨ１、ＫｉｎＨ２を乗算して体積効率相当値Ｋｉｎを演算する。
【００５３】
図９は運転履歴に基づいてリッチ運転フラグを設定するフローである。このフローは所定の時間毎（例えば１００ｍｓ毎）に実行する。まずステップ１でリッチ運転フラグの前回値であるＦ ＲＳn-1をみる。始動後すぐのときにはＦ ＲＳn-1＝０であるので、ステップ２で変数の前回値であるＩｎｔｇＮＥＳn-1にそのときのエンジン回転速度Ｎｅを加えた値を変数の今回値であるＩｎｔｇＮＥＳとし、同様にしてステップ３では変数の前回値であるＩｎｔｇＶＳＰＳn-1にそのときの車速ＶＳＰを加えた値を変数の今回値であるＩｎｔｇＶＳＰＳとする。これにより変数ＩｎｔｇＮＥＳ、ＩｎｔｇＶＳＰＳはそれぞれエンジン回転速度、車速の各積算値を表す。
【００５４】
ステップ５ではエンジン回転速度の積算値を表す変数ＩｎｔｇＮＥＳと所定値ＮＥＲＳ＃を比較する。変数ＩｎｔｇＮＥＳが所定値ＮＥＲＳ＃を超えるとリッチ運転を行わせるためステップ６でリッチ運転フラグＦ ＲＳ＝１として処理を終了する。変数ＩｎｔｇＮＥＳが所定値ＮＥＲＳ＃以下の場合はステップ５よりステップ７に進み今度は車速の積算値を表す変数ＩｎｔｇＶＳＰＳと所定値ＶＳＰＲＳ＃を比較する。変数ＩｎｔｇＶＳＰＳが所定値ＶＳＰＲＳ＃を超えるときもリッチ運転を行わせるためステップ６でリッチ運転フラグＦ ＲＳ＝１として処理を終了する。
【００５５】
次回は１００ｍｓ後であり、リッチ運転フラグ＝１となった次のタイミングではＦ ＲＳn-1＝１であることよりステップ４に進み、２つの変数ともリセットする（ＩｎｔｇＮＥＳ＝０、ＩｎｔｇＶＳＰＳ＝０）。このあとはステップ５、７よりステップ８に進むことになり、リッチ運転フラグＦ ＲＳ＝０として処理を終了する。１００ｍｓ後の次回はステップ１よりステップ２、３と進み再びエンジン回転速度と車速を積算する。
【００５６】
このようにして図９によればリッチ運転フラグＦ ＲＳはエンジン回転速度または車速の積算値が所定値を超えたタイミングから１００ｍｓの間だけ１となるフラグである。
【００５７】
図１０は運転履歴に基づいて再生運転フラグを設定するフローである。図１０の処理は図９の処理と同様である。ステップ１で再生運転フラグの前回値であるＦ ＲＧn-1をみる。始動直後であればＦ ＲＧn-1＝０であるのでステップ２に進み、変数の前回値であるＩｎｔｇＮＥＧn-1にそのときのエンジン回転速度Ｎｅを加えた値を変数の今回値であるＩｎｔｇＮＥＧとし、同様にしてステップ３では変数の前回値であるＩｎｔｇＶＳＰＧn-1にそのときの車速ＶＳＰを加えた値を変数の今回値であるＩｎｔｇＶＳＰＧとする。これによりＩｎｔｇＮＥＧ、ＩｎｔｇＶＳＰＧはそれぞれエンジン回転速度、車速の各積算値を表す。
【００５８】
ステップ５ではエンジン回転速度の積算値を表す変数ＩｎｔｇＮＥＧと所定値ＮＥＲＧ＃を比較する。変数ＩｎｔｇＮＥＧが所定値ＮＥＲＧ＃を超えると再生運転を行わせるためステップ６で再生運転フラグＦ ＲＧ＝１として処理を終了する。変数ＩｎｔｇＮＥＧが所定値ＮＥＲＧ＃以下の場合はステップ５よりステップ７に進み今度は車速の積算値を表す変数ＩｎｔｇＶＳＰＧと所定値ＶＳＰＲＧ＃を比較する。変数ＩｎｔｇＶＳＰＧが所定値ＶＳＰＲＧ＃を超えるときも再生運転を行わせるためステップ６で再生運転フラグＦ ＲＧ＝１として処理を終了する。
【００５９】
次回は１００ｍｓ後であり、フラグ＝１となった次のタイミングではＦ ＲＧn-1＝１であることよりステップ４に進み２つの変数ともリセットする（ＩｎｔｇＮＥＧ＝０、ＩｎｔｇＶＳＰＧ＝０）。このあとはステップ５、７よりステップ８に進むことになり、再生運転フラグＦ ＲＧ＝０として処理を終了する。１００ｍｓ後の次回はステップ１よりステップ２、３と進み再びエンジン回転速度と車速を積算する。
【００６０】
このようにして、図１０によれば回転速度または車速の積算値が所定値を超えたタイミングより１００ｍｓの間だけ再生運転フラグＦ ＲＧ＝１となる。
【００６１】
図１１はポスト噴射フラグＦ ＰＯＳＴを設定するフローである。ポスト噴射の許可判定はステップ１〜７の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目の総てが満たされたときにポスト噴射を許可し、１つでも反するときはポスト噴射を禁止する。すなわち、
ステップ１）エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆとがポスト噴射許可領域にある。
【００６２】
ステップ２）大気圧Ｐａが所定範囲内にある。
【００６３】
ステップ３）大気温度Ｔａが所定範囲内にある。
【００６４】
ステップ４）冷却水温Ｔｗが所定範囲内にある。
【００６５】
ステップ５）シリンダ吸入新気量Ｑａｃが所定範囲内にある。
【００６６】
ステップ６）リッチ運転フラグＦ ＲＳ＝１であるかまたは再生運転フラグＦ ＲＧ＝１である。
ときにステップ７でポスト噴射運転を許可するためポスト噴射フラグＦ ＰＯＳＴ＝１とし、そうでなければポスト噴射運転を許可しないためステップ８に移行してフラグＦ ＰＯＳＴ＝０とする。
【００６７】
図１２は目標メイン噴射時期ＴＭＩＴの演算フローである。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｆ、大気圧Ｐａ、冷却水温Ｔｗ、吸入新気温度Ｔａ、上記３つのフラグ（ポスト噴射フラグＦ ＰＯＳＴ、リッチ運転フラグＦ ＲＳ、再生運転フラグＦ ＲＧ）を読み込み、このうちステップ２では３つのフラグにしたがって図１３〜図１５を内容とするマップのいずれかを選択し、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆからその選択したマップを検索することにより目標メイン噴射時期の基本値ＴＭＩＴＢを演算する。
【００６８】
図１２のステップ３〜５では冷却水温Ｔｗ、吸入新気温度Ｔａ、大気圧Ｐａから図１６、図１７、図１８を内容とするテーブルを検索することにより目標メイン噴射時期の水温補正係数ＫＭＩＴＴｗ、吸気温度補正係数ＫＭＩＴＴａ、大気圧補正係数ＫＭＩＴＰａを演算し、ステップ６において
【００６９】
【数３】
ＫＭ ＩＴ＝ＫＭＩＴＴｗ×ＫＭＩＴＴａ×ＫＭＩＴＰａ
の式によりメイン噴射時期補正量ＫＭ ＩＴを計算する。ステップ７ではこのメイン噴射時期補正量ＫＭ ＩＴを用いて
【００７０】
【数４】
ＴＭＩＴ１＝ＫＭ ＩＴ×ＴＭＩＴＢ
の式により目標メイン噴射時期基本値ＴＭＩＴＢを補正し、補正後の値を目標メイン噴射時期ＴＭＩＴ１とする。
【００７１】
目標メイン噴射時期基本値ＴＭＩＴＢは、所定のクランク角位置から進角側に測った値（進角量）である。したがって、補正係数ＫＭＩＴＴｗ、ＫＭＩＴＴａ、ＫＭＩＴＰａが１．０より大きな値のときメイン噴射時期が進角される。図１６に示したように低水温時に補正係数ＫＭＩＴＴｗの値を１．０より大きな値としているのは、低水温時に燃料温度が低くて燃焼が遅れがちになるので、燃焼の中心を進角側にもってくるためである。図１７のように吸入新気温度Ｔａが低い場合に補正係数ＫＭＩＴＴａを１．０より大きな値とし、図１８のように大気圧Ｐａが低い場合に補正係数ＫＭＩＴＰａを１．０より大きな値としているのも、同様の理由からである。
【００７２】
図１２のステップ８ではエンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆとから図１９、図２０を内容とするマップを検索することにより最大メイン噴射時期ＭＩＴＭＡＸ、最小メイン噴射時期ＭＩＴＭＩＮを演算し、ＴＭＩＴ１が最大値と最小値の間にあればＴＭＩＴ１の値を、またＴＭＩＴ１が最大値を超える場合はＭＩＴＭＡＸを、ＴＭＩＴ１が最小値を下回る場合はＭＩＴＭＩＮを目標メイン噴射時期ＴＭＩＴとして演算する。これはリミッタ処理である。
【００７３】
図２１はポスト噴射時期ＴＰＩＴの演算フローである。演算方法そのものは目標メイン噴射時期と同様である。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｆ、大気圧Ｐａ、冷却水温Ｔｗ、吸入新気温度Ｔａ、リッチ運転フラグＦ ＲＳ、再生運転フラグＦ ＲＧを読み込む。ステップ２ではこれら２つのフラグの値にしたがって図２２、図２３を内容とするマップのいずれかを選択し、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆからその選択したマップを検索することによりポスト噴射時期の基本値ＴＰＩＴＢを演算する。なお、図示しないが、ポスト噴射フラグＦ ＰＯＳＴ＝０であるときにはポスト噴射を行う必要がないので、ポスト噴射時期を演算しない。
【００７４】
図２１のステップ３〜５では冷却水温Ｔｗ、吸入新気温度Ｔａ、大気圧Ｐａから図２４、図２５、図２６を内容とするテーブルを検索することによりポスト噴射時期の水温補正係数ＫＰＩＴＴｗ、吸気温度補正係数ＫＰＩＴＴａ、大気圧補正係数ＫＰＩＴＰａを演算し、ステップ６において
【００７５】
【数５】
ＫＰ ＩＴ＝ＫＰＩＴＴｗ×ＫＰＩＴＴａ×ＫＰＩＴＰａ
の式によりポスト噴射時期補正量ＫＰ ＩＴを計算する。ステップ７ではこのポスト噴射時期補正量ＫＰ ＩＴを用いて
【００７６】
【数６】
ＴＰＩＴ１＝ＫＰ ＩＴ×ＴＰＩＴＢ
の式によりポスト噴射時期基本値ＴＰＩＴＢを補正し、補正後の値をポスト噴射時期ＴＰＩＴ１とする。
【００７７】
ポスト噴射時期基本値ＴＰＩＴＢも、前述の目標主噴射時期基本値ＴＭＩＴＢと同様、所定のクランク角位置から進角側に測った値（進角量）である。また補正係数ＫＰＩＴＴｗ、ＫＰＩＴＴａ、ＫＰＩＴＰａが１．０より大きな値のときポスト噴射時期が進角される。ポスト噴射について図２４、図２５、図２６の各特性とした理由は主噴射について図１６、図１７、図１８の各特性としたのと同様である。
【００７８】
図２１のステップ８ではエンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆとから図２７、図２８を内容とするマップを検索することにより最大ポスト噴射時期ＩＴＰＭＡＸ、最小ポスト噴射時期ＩＴＰＭＩＮを演算し、ＴＰＩＴ１が最大値と最小値の間にあればＴＰＩＴ１の値を、またＴＰＩＴ１が最大値を超える場合はＩＴＰＭＡＸを、ＴＰＩＴ１が最小値を下回る場合はＩＴＰＭＩＮを目標ポスト噴射時期ＴＰＩＴとして演算する（リミッタ処理）。
【００７９】
図２９は目標空気過剰率を演算するフローである。ここでは運転時が再生運転時、リッチ運転時、それ以外の通常運転時の３つに分かれるので、図３０〜図３２に示したように各運転時に最適な空気過剰率を定めている（回転速度と燃料噴射量Ｑｆが同じでも図３２の通常運転時、図３０の再生運転時、図３１のリッチ運転時の順に値が小さくなっている）。このため、いずれの運転時であるのかをみてそのときの運転時に適した目標空気過剰率を演算する。すなわちステップ１、２では再生運転フラグＦ ＲＧまたはリッチ運転フラグＦ ＲＳをみる。Ｆ ＲＧ＝１のとき（再生運転時）にはステップ３で図３０を内容とするマップを検索することにより再生運転時の目標空気過剰率ＴｌａｍｂＲＧを演算し、これをステップ６で目標空気過剰率基本値Ｔｌａｍｂ０に入れる。同様にして、Ｆ ＲＳ＝１のとき（リッチ運転時）にはステップ４で図３１を内容とするマップを検索することによりリッチ運転時の目標空気過剰率ＴｌａｍｂＲＳを、また２つのフラグとも０であるときにはステップ５で図３２を内容とするマップを検索することにより通常運転時の目標空気過剰率ＴｌａｍｂＮＭを演算し、これをステップ７、８で目標空気過剰率基本値Ｔｌａｍｂ０に入れる。
【００８０】
図２９のステップ９では冷却水温Ｔｗ、大気圧Ｐａから図３３、図３４を内容とするテーブルを検索することにより水温補正係数ＫｌａｍｂＴＷ、大気圧補正係数ＫｌａｍｂＰＡを演算し、これらを乗算して空気過剰率補正量Ｋｌａｍｂを算出する。ステップ１０ではこの空気過剰率補正量Ｋｌａｍｂを用いて
【００８１】
【数７】
Ｔｌａｍｂ＝Ｔｌａｍｂ０×Ｋｌａｍｂ
の式により目標空気過剰率Ｔｌａｍｂを算出する。
【００８２】
上記の補正係数ＫｌａｍｂＴＷ、ＫｌａｍｂＰＡはまだどのようにすればよいか実験の最中で、図３３、図３４の特性は現在までの実験結果を盛り込んだものである。すなわち、低水温時に空気過剰率がやや高めとなるように設定しているのは、低水温時は燃料の蒸発が遅いためＨＣに起因する白煙が出やすいためである。また、低大気圧時に空気過剰率が低めとなるように設定しているのは、低大気圧時に空気が減った分燃料が減ってトルクが低下するので、これを補うためである。いずれにしても図３３、図３４の特性は絶対的なものでない。
【００８３】
図３５はアイドル回転速度の制御フローである。ステップ１ではアクセル開度、エンジン回転速度等からアイドル回転速度のフィードバック制御域であるかどうかを判断する。アイドル回転速度のフィードバック制御域であればステップ２〜４で実回転速度数Ｎｅの目標回転速度ＴＮＥからの差分ＤＮＥを算出する。
【００８４】
目標回転速度ＴＮＥの演算については図３６のフローにより説明する。図３６においてステップ１、２で冷却水温Ｔｗを読み込みこの値から図３７を内容とするテーブルを検索することにより目標アイドル回転速度基本値ＴＮＥ０を演算する。基本値ＴＮＥ０は低温になるほど高くなる値である。ステップ３ではバッテリ電圧などからアイドル回転速度補正量を演算する。たとえばバッテリ電圧Ｂａｔに応じた補正量は図３８のようになる。ステップ４では補正量と基本値を足し合わせた値を目標回転速度ＴＮＥとして算出する。
【００８５】
図３５のステップ５では目標空気過剰率Ｔｌａｍｂ（図２９で得ている）から図３９を内容とするテーブルを検索することにより制御量分配係数ＫＤＮＥを演算し、ステップ６、７で
【００８６】
【数８】
ＤＮＥＭＩ＝（１−ＫＤＮＥ）×ＤＮＥ、
ＤＮＥＰＩ＝ＫＤＮＥ×ＤＮＥ、
の各式によりメイン噴射量制御、ポスト噴射時期制御に割り当てる各制御量ＤＮＥＭＩ、ＤＮＥＰＩを算出し、これら各制御量ＤＮＥＭＩ、ＤＮＥＰＩに基づきステップ８、９においてメイン噴射補正量ＱｆＩｓｃＭ、ポスト噴射時期補正量ＩｔＩｓｃＰを演算する。
【００８７】
ここで、図３９の制御量分配係数ＫＤＮＥの特性は図５７（ｂ）に対応させたものである。すなわち空気過剰率がλ３以上ではＫＤＮＥの値は０であり、空気過剰率がλ３より小さくなるにつれて大きくなり、空気過剰率がλ２で１弱のピークをとる。さらに空気過剰率が小さくなるにつれて小さくなりλ１以下ではほぼ０に戻る。このため、ＫＤＮＥの値が１に近づくほどポスト噴射時期によりトルクを制御する割合が増えるのに対応してメイン噴射量によりトルクを制御する割合が減り、この逆にＫＤＮＥの値が０に近づくほどポスト噴射時期によりトルクを制御する割合が減るのに対応してメイン噴射量によりトルクを制御する割合が増える。なお図５７（ｂ）で示したλ１、λ２、λ３をここでも書き入れている。また、図３９のλ２近傍で最大値の１とせず１弱としてメイン噴射量による制御の余地を残しているのは、アイドル時に補機負荷の変化により回転変動が発生したときメイン噴射量でトルク制御を行ってこの回転変動を吸収させるようにするためであることはいうまでもない。
【００８８】
上記のメイン噴射補正量ＱｆＩｓｃＭの演算については図４０のフローにより、ポスト噴射時期補正量ＩｔＩｓｃＰの演算については図４５のフローにより説明する。なお、これらの演算は比例・積分・微分補償器の次式のアルゴリズムに従うものである（他の制御機構でもよい）。
【００８９】
【数９】
0003968999.tif 000002
ただし、ｕ（ｔ）は操作量、ＫＰは比例ゲイン、ＫＩは積分時定数、ＫＤは微分時定数、ｅ（ｔ）は偏差、ｕ（ｔ０）はｕの初期値である。
【００９０】
まず図４０から説明すると、図４０においてステップ１では比例、積分、微分の各ゲインＫＰＭ、ＫＩＭ、ＫＤＭを演算した後ステップ２で積分ゲインＫＩＭと割り当て制御量ＤＮＥＭＩを用いて
【００９１】
【数１０】
ＩｓｃＭＩ＝ＩｓｃＭＩn-1＋（ｄＴ／ＫＩＭ）×ＤＮＥＭＩ、
ただし、ｄＴ：演算周期、
ＩｓｃＭＩn-1：ＩｓｃＭＩの前回値、
の式で積分補正値ＩｓｃＭＩを演算し、ステップ３でこの値を上下制限値以内に制限した値を改めて積分補正値ＩｓｃＭＩとする。
【００９２】
ステップ４では割り当て制御量ＤＮＥＭＩの変化量と微分ゲインＫＤＭを用いて
【００９３】
【数１１】
ＩｓｃＭＤ＝（ＤＮＥＭＩ−ＤＮＥＭＩn-1）×ＫＤＭ／ｄＴ
ただし、ＤＮＥＭＩn-1：ＤＮＥＭＩの前回値、
の式で微分補正値ＩｓｃＭＤを演算し、ステップ５で比例ゲインＫＰＭ、割り当て制御量ＤＮＥＭＩ、積分補正値ＩｓｃＭＩ、微分補正値ＩｓｃＭＤを用いて
【００９４】
【数１２】
ＱｆＩｓｃＭ＝ＫＰＭ×（ＤＮＥＭＩ＋ＩｓｃＭＩ＋ＩｓｃＭＤ）＋ＱｆＭｉｎｉ、
ただし、ＱｆＭｉｎｉ：初期値、
の式によりメイン噴射補正量ＱｆＩｓｃＭを算出する。
【００９５】
ここで、積分補正値の初期値であるＱｆＭｉｎｉにはアイドル時の燃料噴射量の１／４〜１／２程度の値を与える。これは積分制御の収束を早くするためである。
【００９６】
上記３つのゲインＫＰＭ、ＫＩＭ、ＫＤＭの演算については図４１により説明する。図４１においてステップ１では比例ゲイン基本値ＫＰＭＢ、空気過剰率補正係数ＫＰＭＬおよびポスト噴射時期補正係数ＫＰＭＰＩＴの積で比例ゲインＫＰＭを算出する。同様にしてステップ２、３では積分ゲイン、微分ゲインの基本値ＫＩＭＢ、ＫＤＭＢ、空気過剰率補正係数ＫＩＭＬ、ＫＤＭＬおよびポスト噴射時期補正係数ＫＩＭＰＩＴ、ＫＤＭＰＩＴの積で積分ゲインＫＩＭ、微分ゲインＫＤＭを算出する。
【００９７】
ただし、基本値、空気過剰率補正係数、ポスト噴射時期補正係数は一定値でなく、基本値ＫＰＭＢ、ＫＩＭＢ、ＫＤＭＢは図４２のように冷却水温Ｔｗに応じて、空気過剰率補正係数ＫＰＭＬ、ＫＩＭＬ、ＫＤＭＬは図４３のように目標空気過剰率に応じて、ポスト噴射時期補正係数ＫＰＭＰＩＴ、ＫＩＭＰＩＴ、ＫＤＭＰＩＴは図４４のようにポスト噴射時期ＴＰＩＴに応じて設定している。
【００９８】
ここで、図４２では暖機完了後に対して低水温時はゲインが小さくなるように設定している（しないとハンチングの恐れあり）。これは後述する図４７においても同様である。
【００９９】
次に、ポスト噴射時期補正量ＩｔＩｓｃＰの演算について図４５のフローにより説明する。ステップ１で比例、積分、微分の各ゲインＫＰＴ、ＫＩＴ、ＫＤＴを演算した後ステップ２で
【０１００】
【数１３】
ＩｓｃＴＩ＝ＩｓｃＴＩn-1＋（ｄＴ／ＫＩＴ）×ＤＮＥＰＩ、
ただし、ｄＴ：演算周期、
ＩｓｃＴＩn-1：ＩｓｃＭＩの前回値、
の式により積分補正値ＩｓｃＴＩを演算し、ステップ３でこの値を上下制限値以内に制限し、その結果を改めて積分補正値ＩｓｃＴＩとする。ステップ４で
【０１０１】
【数１４】
ＩｓｃＴＤ＝（ＤＮＥＰＩ−ＤＮＥＰＩn-1）×ＫＤＴ／ｄＴ、
ただし、ＤＮＥＰＩn-1：ＤＮＥＰＩの前回値、
の式により微分補正値ＩｓｃＴＤを演算し、ステップ５で
【０１０２】
【数１５】
ＩｔＩｓｃＰ＝ＫＰＴ×（ＤＮＥＰＩ＋ＩｓｃＴＩ＋ＩｓｃＴＤ）＋ＩＴＰｉｎｉ、
ただし、ＩＴＰｉｎｉ：初期値、
の式によりポスト噴射時期補正量ＩｔＩｓｃＰを算出する。
【０１０３】
ＩＴＰｉｎｉは数１２式のＱｆＭｉｎｉと同様積分補正値の初期値である。
【０１０４】
比例、積分、微分の各ゲインＫＰＴ、ＫＩＴ、ＫＤＴの演算については図４６はフローにより説明する。この処理は図４１と同様である。すなわち、図４６においてステップ１、２、３では比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインの基本値ＫＰＴＢ、ＫＩＴＢ、ＫＤＴＢ、空気過剰率補正係数ＫＰＴＬ、ＫＩＴＬ、ＫＤＴＬおよびポスト噴射時期補正係数ＫＰＴＰＩＴ、ＫＩＴＰＩＴ、ＫＤＴＰＩＴの積で比例ゲインＫＰＴ、積分ゲインＫＩＴ、微分ゲインＫＤＴを算出する。基本値ＫＰＴＢ、ＫＩＴＢ、ＫＤＴＢは図４７のように冷却水温Ｔｗに応じて、空気過剰率補正係数ＫＰＴＬ、ＫＩＴＬ、ＫＤＴＬは図４８のように空気過剰率に応じて、ポスト噴射時期補正係数ＫＰＴＰＩＴ、ＫＩＴＰＩＴ、ＫＤＴＰＩＴは図４９のようにポスト噴射時期ＴＰＩＴに応じて設定している。
【０１０５】
このようにしてメイン噴射補正量ＱｆＩｓｃＭおよびポスト噴射時期補正量ＩｔＩｓｃＰを演算したら図３５に戻りステップ１０、１１でこれら補正量を用いて
【０１０６】
【数１６】
ＴＱｆＭＩ＝Ｑｆ＋ＱｆＩｓｃＭ、
ＴＩｔＰ＝ＴＰＩＴ＋ＩｔＩｓｃＰ、
の各式によりメイン噴射量ＴＱｆＭＩ、目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰを算出する。なお、目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰの演算式右辺の「＋」は進角を意味する。
【０１０７】
一方、アイドル回転速度のフィードバック制御域でないときにはステップ１よりステップ１２、１３に進み燃料噴射量Ｑｆをそのままメイン噴射量ＴＱｆＭＩ、ポスト噴射時期ＴＰＩＴをそのまま目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰとする。
【０１０８】
なお、ポスト噴射量は目標空気過剰率から算出される噴射量からメイン噴射量を差し引いた値である。例えば図５８に示したように
【０１０９】
【数１７】
ＴＱｆＰ＝Ｑａｃ／Ｔｌａｍｂ−ＴＱｆＭＩ
の式によりポスト噴射量ＴＱｆＰを算出すればよい。
【０１１０】
そして、メイン噴射量ＴＱｆＭＩ、目標メイン噴射時期ＴＭＩＴを用いてメイン噴射を、またポスト噴射量ＴＱｆＰ、目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰを用いてポスト噴射を行う。
【０１１１】
次に、本実施形態のアイドル時の作用を図５０を参照しながら説明する。図５０はポスト噴射量に対応して空気過剰率が変化したとき、三方弁に与える噴射パルスがどのように変化するのかをおおよそ３つの場合で示している。同図では左側の段付きパルス（ノズルニードルの開弁動作を早くするため開弁初めにソレノイドに大きな電流を流し、その後は電流を落としてノズルニードルを開弁位置に保持する）によりメイン噴射が、右側のパルス（矩形パルス）によりポスト噴射が行われる。右側のパルスがないのはポスト噴射が行われないことを表す。
【０１１２】
なお、同図では簡単のため３つの場合でメイン噴射開始時期を同じにしており、したがってメイン噴射終了時期を遅らせるとメイン噴射量が増え、この逆にメイン噴射終了時期を進めるとメイン噴射量が減ることになる。
【０１１３】
まず図５０（ａ）はポスト噴射を行わない通常運転時（図３９でλ３以上のとき）の波形である。このときにはメイン噴射量によりトルクが制御される。すなわち、実回転速度Ｎｅが目標値より低下したときにはメイン噴射終了時期を遅らせることによりトルクが増やされ、この逆に実回転速度Ｎｅが目標値より上昇したときにはメイン噴射終了時期を進めることによりトルクが減らされこれによって実回転速度が目標値へと戻される（一点鎖線参照）。これは従来装置と同様である。
【０１１４】
この状態からポスト噴射量が増大するのに伴い空気過剰率が小さくなってゆくので、ポスト噴射時期でトルクを制御する割合が増し、図３９で空気過剰率がλ２の状態となったときが図５０（ｂ）の波形である。この状態ではメイン噴射量はほぼ所定値に固定され、ポスト噴射時期（ポスト噴射開始時期）によりトルクが制御される（一点鎖線参照）。すなわち、ポストトルクの生成により実回転速度Ｎｅが目標値より上昇したときにはポスト噴射開始時期を遅らせることによりトルクが減らされ、この逆に実回転速度Ｎｅが目標値より低下したときにはポスト噴射開始時期を進めることによりトルクが増やされ、これによって実回転速度が目標値へと戻される。
【０１１５】
この場合、ポスト噴射量が大きく設定されていても従来装置のようにメイン噴射量が減らされることはないのでメイン噴射により最低限必要なトルクは確保されており、また目標空気過剰率Ｔｌａｍｂは運転性や排気が悪化しないように予め定めてありポスト噴射量は基本的にこの目標空気過剰率Ｔｌａｍｂを達成する量であるため（数１７式参照）、ポスト噴射により所望の温度にまで排気温度を高めつつ燃焼、運転性や排気の悪化を抑制することができる。
【０１１６】
そして、ポスト噴射量がさらに増大するとポスト噴射時期でトルクを制御する割合が減ってゆき、図３９で空気過剰率が１（＝λ１）の近傍にきたときにはポストルクの発生量が低下するため主にメイン噴射量によりトルクが制御される。このときの波形が図５０（ｃ）の波形である。すなわち、図５０（ａ）と同様に実回転速度Ｎｅが目標値より低下したときにはメイン噴射終了時期を遅らせることによりトルクが増やされ、この逆に実回転速度Ｎｅが目標値より上昇したときにはメイン噴射終了時期を進めることによりトルクが減らされこれによって実回転速度が目標値へと戻される（一点鎖線参照）。
【０１１７】
次に、第２実施形態では第１実施形態に対して、図５１に示す演算フローを追加して構成する。
【０１１８】
可変ノズルを有するターボ過給機を備えるエンジンでは可変ノズル１１ｃを開くことにより過給機の排気タービン１１ａにより回収される熱エネルギが少なくなり、排気タービン１１ａ下流の排気温度を高く保つことができる。そこで、第２実施形態ではアイドル時を含めてポスト噴射を行う場合に可変ノズル１１ｃを開くことにより排気タービン１１ａで回収される熱エネルギを抑制することで、ポスト噴射による排気温度の上昇効果を高めるようにしたものである。
【０１１９】
図５１を具体的に説明すると、ステップ１では従来と同様にして可変ノズルを駆動するアクチュエータに与えるデューディ比ＴＤＴＹＶＮＴを演算する。この演算方法は問わないので、詳細は省略する。
【０１２０】
ステップ２ではポスト噴射フラグＦ ＰＯＳＴをみる。フラグＦ ＰＯＳＴ＝１のとき（ポスト噴射を行う場合）にはステップ３に進み、図５２を内容とするマップを検索することによりポスト噴射時の目標デューティ比ＴＤＴＹＶＮＴＰを演算し、これをステップ４で最終目標デューティ比ＴＤＴＹＶＮＴＦとする。一方フラグＦ ＰＯＳＴ＝０のときにはステップ２よりステップ５に進みデューディ比ＴＤＴＹＶＮＴをそのまま最終目標デューティ比ＴＤＴＹＶＮＴＦとする。
【０１２１】
ここで、図５２の特性をポスト噴射が行われる領域で可変ノズルが開かれる側に設定しておけば、排気タービン１１ａにより回収される熱エネルギが抑制され、その分ポスト噴射による排気温度の上昇効果が高まるので、ＮＯｘ触媒１３やＤＰＦ１４の機能を高めることができる。
【０１２２】
なお図５２の特性はポスト噴射を行わないときの基本値とポスト噴射を行う場合の可変ノズルの開き側への補正量とを加算したものとなっているので、これを分けて構成することもできる。すなわちポスト噴射を行う場合の可変ノズルの開き側への補正量だけのマップを作成しておきこのマップを検索することにより求めた補正量と基本値としてのデューディ比ＴＤＴＹＶＮＴとから最終目標デューティ比を算出するようにしてもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の制御システム図。
【図２】燃料噴射量の演算を説明するためのフローチャート。
【図３】基本燃料噴射量の特性図。
【図４】最大噴射量の特性図。
【図５】シリンダ吸入ＥＧＲ量の演算を説明するためのフローチャート。
【図６】体積効率相当値の演算を説明するためのフローチャート。
【図７】体積効率基本値の特性図。
【図８】体積効率負荷補正値の特性図。
【図９】リッチ運転フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図１０】再生運転フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図１１】ポスト噴射フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図１２】目標主噴射時期の演算を説明するためのフローチャート。
【図１３】目標主噴射時期基本値の特性図（Ｆ ＰＯＳＴ＝０）。
【図１４】目標主噴射時期基本値の特性図（Ｆ ＲＳ＝１）。
【図１５】目標主噴射時期基本値の特性図（Ｆ ＲＧ＝１）。
【図１６】水温補正係数の特性図。
【図１７】吸気温度補正係数の特性図。
【図１８】大気圧補正係数の特性図。
【図１９】最大主噴射時期の特性図。
【図２０】最小主噴射時期の特性図。
【図２１】ポスト噴射時期の演算を説明するためのフローチャート。
【図２２】ポスト噴射時期基本値の特性図（Ｆ ＲＳ＝１）。
【図２３】ポスト主噴射時期基本値の特性図（Ｆ ＲＧ＝１）。
【図２４】水温補正係数の特性図。
【図２５】吸気温度補正係数の特性図。
【図２６】大気圧補正係数の特性図。
【図２７】最大ポスト噴射時期の特性図。
【図２８】最小ポスト噴射時期の特性図。
【図２９】目標空気過剰率の演算を説明するためのフローチャート。
【図３０】再生運転時目標空気過剰率の特性図。
【図３１】リッチ運転時目標空気過剰率の特性図。
【図３２】通常運転時目標空気過剰率の特性図。
【図３３】水温補正係数の特性図。
【図３４】大気圧補正係数の特性図。
【図３５】アイドル回転速度制御を説明するためのフローチャート。
【図３６】目標回転速度の演算を説明するためのフローチャート。
【図３７】目標回転速度基本値の特性図。
【図３８】バッテリ電圧補正量の特性図。
【図３９】制御量分配係数の特性図。
【図４０】主噴射補正量の演算を説明するためのフローチャート。
【図４１】フィードバックゲインの演算を説明するためのフローチャート。
【図４２】ゲイン基本値の特性図。
【図４３】空気過剰率補正係数の特性図。
【図４４】ポスト噴射時期補正係数の特性図。
【図４５】ポスト噴射時期補正量の演算を説明するためのフローチャート。
【図４６】フィードバックゲインの演算を説明するためのフローチャート。
【図４７】ゲイン基本値の特性図。
【図４８】空気過剰率補正係数の特性図。
【図４９】ポスト噴射時期補正係数の特性図。
【図５０】第１実施形態の作用を説明するための波形図。
【図５１】第２実施形態の最終目標デューティ比の演算を説明するためのフローチャート。
【図５２】第２実施形態のポスト噴射時目標デューティ比の特性図。
【図５３】従来装置を制御系で示した図。
【図５４】第１の発明のクレーム対応図。
【図５５】第２の発明のクレーム対応図。
【図５６】ポスト噴射量を大きく設定した場合にポスト噴射の燃費、ポストトルク及び排気（ＨＣ）のそれぞれとポスト噴射時期との関係を示した特性図。
【図５７】制御量分配係数ＫＤＮＥを定めるのに空気過剰率をもってした本発明の制御原理を説明するための特性図。
【図５８】第１実施形態のポスト噴射量の演算を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
６  燃料噴射弁
１５  コントロールユニット
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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