(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの燃焼室に臨む燃料噴射手段と、
排気系と吸気系とを連通し排気ガスの一部を吸気系に戻す排気ガス還流通路と、該排気ガス還流通路を開閉する排気ガス還流バルブとを備えた排気ガス還流手段と、
上記排気系において上記排気ガス還流通路の流入口よりも下流側に設けられたＮＯｘ浄化触媒と、
圧縮行程終期に上記燃料噴射手段から燃料を噴射させて上記燃焼室内で燃焼を起こさせる通常噴射手段と、
上記ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を供給するために、排気行程時に上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させる排気行程噴射手段と、
上記排気ガス還流バルブが開状態のときに、吸気行程において上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させる吸気行程噴射手段と、
上記排気ガス還流バルブが開状態のときに上記排気行程噴射手段による排気行程噴射を禁止する抑制手段とを備えるとともに、
さらに、冷間時を判定する冷間時判定手段を備えており、
上記吸気行程噴射手段は、上記冷間時判定手段が冷間時と判定したときは、吸気行程の初期に上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させるものである
ことを特徴とする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】
本発明は、エンジンの制御装置に係り、特に、排気系にＮＯｘ浄化触媒を備えたエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車等のエンジンにおいて、排気系に触媒を設けて、燃焼後の排気ガスを浄化することが行われている。このような排気ガスの浄化用触媒として、三元触媒がよく用いられている。三元触媒は、排気ガス中に含まれる有害成分のうち特に環境に悪影響を与える３成分、すなわち、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）に対して優れた浄化特性を発揮する。
【０００３】
しかし、ディーゼルエンジンにおいては、理論空燃比（空気／燃料＝１４．７）よりも酸素過剰状態で燃焼が行われるため、燃焼時の空燃比を反映して、燃焼後の排気ガスの組成も酸素過剰状態となる。ところが、従来の三元触媒では、酸素過剰雰囲気（リーン雰囲気）下ではＮＯｘに対する浄化性能が極端に低下するため、ＮＯｘを効果的に除去できないという問題があった。そのため、ディーゼルエンジンに対しては、例えばＮＯｘとＨＣとによりＮＯｘをＮ2に分解浄化する金属担持ゼオライトのように、リーン雰囲気においても優れたＮＯｘ浄化特性を示す触媒（以下、ＮＯｘ浄化触媒という）が用いられるようになった。
【０００４】
ところで、近年、この種のＮＯｘ浄化触媒に関して、ＨＣ成分を添加することによりＮＯｘ浄化率が向上することが知られるようになった。そして、この特性を利用し、排気ガスに燃料を添加供給することによってＮＯｘ浄化触媒の特性を向上させることが試みられている。
【０００５】
例えば、実開平３−６８５１６号公報には、排気系にゼオライト系触媒を設け、燃料供給用のインジェクタを利用して燃焼後の排気ガスに燃料成分（ＨＣ成分）を添加するディーゼル機関が開示されている。
【０００６】
一方、排気ガス中のＮＯｘを低減する他の手段として、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムが知られている。ＥＧＲシステムは、排気系と吸気系との間に連通路を設け、この連通路を通じて排気ガスの一部を吸気系に戻す再循環動作を行うものである。吸気系に戻す排気ガスの量は、連通路に設けられたコントロールバルブ（ＥＧＲバルブ）によって調節される。このような排気ガスの再循環により、燃焼の際の最高温度が低くなって、ＮＯｘの生成量が低減する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、下記のような理由により、ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を供給するシステムとＥＧＲシステムとは、同一のエンジンに設けられることはなかった。
【０００８】
つまり、ＮＯｘ浄化触媒の浄化性能を向上させようとして排気系に未燃燃料を供給すると、その未燃燃料の一部は排気ガスとともに上記連通路を通じて吸気系に戻される。この際、排気ガスはＥＧＲバルブを通過することになるが、排気ガス中の未燃燃料がＥＧＲバルブに付着してしまうおそれがあった。ＥＧＲバルブに相当量の燃料が付着してしまうと、バルブの円滑な作動が妨げられ、ひいてはバルブの制御が不能になる場合もある。
【０００９】
従って、未燃燃料を供給するシステムとＥＧＲシステムとを併存させることは困難であると考えられていた。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を供給するシステムとＥＧＲシステムとを備え、双方のシステムを有効に活用するエンジンの制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ＥＧＲ運転中には未燃燃料の供給を抑制することにした。
【００１２】
具体的には、請求項１に記載の発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室に臨む燃料噴射手段と、排気系と吸気系とを連通し排気ガスの一部を吸気系に戻す排気ガス還流通路と、該排気ガス還流通路を開閉する排気ガス還流バルブとを備えた排気ガス還流手段と、上記排気系において上記排気ガス還流通路の流入口よりも下流側に設けられたＮＯｘ浄化触媒と、圧縮行程終期に上記燃料噴射手段から燃料を噴射させて上記燃焼室内で燃焼を起こさせる通常噴射手段と、上記ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を供給するために、排気行程時に上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させる排気行程噴射手段と、上記排気ガス還流バルブが開状態のときに、吸気行程において上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させる吸気行程噴射手段と、上記排気ガス還流バルブが開状態のときに上記排気行程噴射手段による排気行程噴射を禁止する抑制手段とを備えるとともに、さらに、冷間時を判定する冷間時判定手段を備えており、上記吸気行程噴射手段を、上記冷間時判定手段が冷間時と判定したときは、吸気行程の初期に上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させるものとしたものである。
【００１３】
上記発明特定事項により、まず、排気ガス還流バルブが開状態のときには、未燃燃料の供給が抑制されるので、排気ガス還流バルブに大量の燃料が付着することが防止される。その結果、排気ガス還流運転が円滑に行われる。
【００１４】
また、排気ガス還流バルブが開状態のときには、吸気行程時に燃料噴射が実行される。吸気行程時に噴射された燃料は、圧縮行程終期に噴射された燃料とともに燃焼し、生成される燃焼ガスはＨＣ成分を多く含むようになる。従って、未燃燃料の供給を行わないので排気ガス還流バルブに燃料が付着することがない一方、ＮＯｘ浄化触媒にＨＣ成分が供給され、ＮＯｘ浄化触媒の浄化性能が向上する。
【００１５】
さらに、エンジン冷間時には、吸気行程初期に燃料噴射を行い、燃焼ガスに含まれるＨＣ成分を増加させる。そして、この燃焼ガスに含まれるＨＣ成分がＮＯｘ浄化触媒に吸着される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒が十分に活性化していない冷間時であっても、系外へのＮＯｘの排出量が低減する。
【００１６】
加えて、上記の構成では、燃焼室に臨む燃料噴射手段によって未燃燃料を供給できるので、ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を供給するための特別な燃料供給手段が不要となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
＜参考例＞
まず、本発明に係るエンジン制御装置の基本的な構成を説明するための参考例を説明する。エンジン１はディーゼルエンジンであり、図１に示すように、エンジン１のエンジン本体２には、４個の気筒５が列状に配置されている。これらの気筒５は、サージタンク３から分岐した４本の独立吸気管４にそれぞれ接続され、これら吸気管４を介して新気が導入されるように構成されている。
【００１９】
エンジン本体２に対しては、いわゆるコモンレール６が設けられている。コモンレール６は、高圧の燃料を蓄え、コントロールユニット（ＥＣＵ）４０からの制御信号に基づいて、各気筒５の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射装置の一種である。
【００２０】
各気筒５には、制御信号に応じソレノイドによりニードル弁が作動することによって燃料噴射を行うインジェクタ７がそれぞれ配設されている。燃料噴射手段であるこれらインジェクタ７は、コモンレール６に接続されている。
【００２１】
コモンレール６は、燃料通路８を介して燃料圧送ポンプ９に接続され、この燃料圧送ポンプ９は図示しない燃料タンクに接続されている。従って、燃料圧送ポンプ９から圧送された燃料は、コモンレール６を経て、各インジェクタ７に供給される。燃料通路８には調圧バルブ１０が設けられている。この調圧バルブ１０は、コモンレール６に送る燃料の圧力を調節することにより、インジェクタ７の噴射圧力を調節する圧力調節手段である。従って、制御信号に応じた調圧バルブ１０の作動により、噴射圧力が調節される。コモンレール６には圧力センサ１１が設けられ、この圧力センサ１１によって噴射圧力が検出される。
【００２２】
エンジン１の排気系には、各気筒５から排出された排気ガスを集合させる排気マニホールド１２と、排気マニホールド１２に接続された排気管１３とが設けられている。
【００２３】
この排気管１３の途中には、金属担持ゼオライトで構成されたＮＯｘ浄化触媒を備えた触媒コンバータ１４が設置されている。金属担持ゼオライトとしては、例えば、Ｙ型、β型、メゾポア、ＭＦＩ等のゼオライトにＰｔ、Ｒｈ、Ｉｒ等の貴金属や遷移金属Ｃｕなどの活性金属を担持したものを用いる。
【００２４】
排気マニホールド１２とサージタンク３とは、排気ガス還流バルブたるＥＧＲバルブ６１が設けられたＥＧＲ通路６０によって連通されている。このＥＧＲ通路６０は、排気ガスの一部をサージタンク３に戻すための排気ガス還流通路であり、ＥＧＲバルブ６１の開度を制御することにより、サージタンク３に戻される排気ガスの量が調節されるようになっている。
【００２５】
次に、エンジン１の具体的な構成を説明する。図２及び図３に示すように、シリンダブロック２１によって形成されたシリンダには、ピストン２３が上下摺動自在に内挿されている。そして、シリンダブロック２１の上部に取り付けられたシリンダヘッド２４の下面と、シリンダブロック２１の内周面（シリンダの壁面）と、ピストン２３の上面とで、燃焼室２５が区画形成されている。
【００２６】
シリンダヘッド２４には、一方の側面からそれぞれ燃焼室２５に通じる２個の給気ポート２６と、他方の側面からそれぞれ燃焼室２５に通じる２個の排気ポート２７とが設けられている。図３に示すように、これら各ポート２６，２７の燃焼室２５への開口部２６ａ，２７ａは、シリンダヘッド下面に方形状に配置されている。また、これら各ポート２６，２７には、開閉弁２８，２９が設けられている。すなわち、各給気ポート２６の開口部２６ａを開閉する吸気弁２８と、各排気ポート２７の開口部２７ａを開閉する排気弁２９とが備えられている。これらの吸気弁２８及び排気弁２９の弁軸部２８ａ，２９ａは、シリンダヘッド２４を貫通して上方に突出している。それぞれの弁軸部２８ａ，２９ａに連設された傘部２８ｂ，２９ｂは、各ポート２６，２７の開口部２６ａ，２７ａにそれぞれ嵌合されたバルブシート３０に密着、離反するようになっている。
【００２７】
また、シリンダヘッド２４には、燃焼室２５の中央位置に開口する段付状のインジェクタ挿入孔３１が上下方向に設けられている。このインジェクタ挿入孔３１にはインジェクタ７が取り付けられている。つまり、インジェクタ７は、その先端の燃料噴射部７ａを燃焼室２５内に露出させた状態でインジェクタ挿入孔３１に挿入されている。言い換えると、燃料噴射部７ａはピストン２３の上面に対向する位置に設けられている。そして、２本の取付けボルト３２がインジェクタ７の中間部分のフランジ部７ｂの上面で支持された固定版３３を貫通してシリンダヘッド２４に螺合されることにより、インジェクタ７とシリンダヘッド２４とが一体化されている。
【００２８】
図４に示すように、インジェクタ本体１０１の下部には、燃料噴射部７ａを下方に膨出させたノズル１０２が一体的に設けられている。この燃料噴射部７ａには、図５に拡大して示すように、一端がサック１０５に開口する４個の噴孔１０６が平面視で十字形に配置されている。ノズル１０２に摺動自在に内挿されたニードル弁１０３の周囲には、燃料を一時貯留する油室１０４が設けられている。
【００２９】
インジェクタ本体１０１の中間部分に設けられたフランジ部７ｂには、燃料供給配管１５を介して供給される燃料を導入する燃料入口１０７が設けられ、この燃料入口１０７から導入された燃料が燃料供給通路１０８を介して油室１０４に供給されるようになっている。そして、インジェクタ本体１０１の中間部分には、ニードル弁１０３に有機的に結合されたプランジャ（図示せず）が摺動自在に内挿されており、後述するＥＣＵ４０からの制御信号に基づいてプランジャが上下方向に移動することにより、ニードル弁１０３の開閉が制御されるようになっている。
【００３０】
図１に示すように、エンジン１には、コントロールユニット（ＥＣＵ）４０が備えられている。このＥＣＵ４０は、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ４１からの信号と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷センサ４２からの信号と、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ４９からの信号と、エンジン水温を検出する水温センサ４３からの信号と、吸気温を検出する吸気温センサ４９ｂからの信号と、排気マニホールド１２に設置されて燃焼室２５から排出された直後の排気ガスの温度を検出する第１排気温センサ４４からの信号と、触媒コンバータ１４の直上流の排気ガスの温度を検出する第２排気温センサ４５からの信号と、触媒コンバータ１４の直下流の排気ガスの温度を検出する第３排気温センサ４６からの信号とを入力し、これらの信号に基づいて燃料圧送ポンプ９、調圧バルブ１０、インジェクタ７の作動をそれぞれ制御することにより、後述の通常噴射、排気行程噴射または吸気行程噴射を実行するようになっている。
【００３１】
次に、図６のブロック線図を参照しながら、ＥＣＵ４０によって形成されるエンジンの制御系統５０の構成について説明する。
【００３２】
制御系統５０は、通常噴射制御を実行する通常噴射制御手段５１と、排気行程噴射制御を実行する排気行程噴射制御手段５２と、吸気行程噴射制御を実行する吸気行程噴射制御手段５３とを備えるとともに、運転状態が予め設定した所定のＥＧＲゾーンにあるか否かを判定するＥＧＲゾーン判定手段５４と、運転状態がＥＧＲゾーンにないときにＥＧＲ運転を禁止するＥＧＲ抑制手段５５と、運転状態がＥＧＲゾーンにあるときに排気行程噴射を禁止する排気行程噴射禁止手段５６とを備えている。これら各手段５１〜５６は、クランク角センサ４１、アクセル開度センサ４９、水温センサ４３等の各センサから信号を受け取り、後述する所定のアルゴリズムに基づいてインジェクタ７、調圧バルブ１０、ＥＧＲバルブ６１等を調節することにより、各制御を実行する。
【００３３】
次に、制御系統５０が行うエンジンの燃料噴射制御の動作について説明する。
【００３４】
制御系統５０は、運転状態に応じて通常噴射制御、排気行程噴射制御及び吸気行程噴射制御を適宜組み合わせて燃料噴射を行う。まず、各噴射制御について説明する。
【００３５】
（通常噴射制御）
通常噴射制御は、ピストン２３が圧縮上死点付近にあるとき、つまり圧縮行程終期にインジェクタ７から燃焼室２５へ燃料を噴射し、燃焼室２５内で燃焼を起こさせてトルクを発生させるために行う燃料噴射である。
【００３６】
通常噴射制御は、通常噴射制御手段５１によって行われる。通常噴射制御手段５１は、クランク角センサ４１からの信号に基づいてエンジン回転数を演算するとともに、エンジン負荷センサ４２からエンジン負荷を検出し、このエンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて基本燃料噴射量を設定する。そして、この基本燃料噴射量をアクセル開度やエンジン水温などで補正したうえで、最終的な噴射量、噴射圧力、噴射時期等を決定する。そして、所定の噴射時期、つまりクランク角が圧縮上死点の付近に設定された所定範囲のクランク角を示すときに、設定した噴射量に対応する時間だけインジェクタ７に駆動信号を出力する。その結果、インジェクタ７の燃料噴射部７ａから所定量の燃料が噴射される。
【００３７】
なお、クランク角、アクセル開度、エンジン水温は、それぞれクランク角センサ４１、アクセル開度センサ４９、水温センサ４３によって検出される。
【００３８】
（排気行程噴射制御）
排気行程噴射は、触媒コンバータ１４のＮＯｘ浄化触媒に燃料成分を添加供給することを目的として、排気行程時に行う燃料噴射である。
【００３９】
排気行程噴射制御は排気行程噴射制御手段５２により行われるが、その制御方法は基本的に通常噴射制御と同様である。つまり、排気行程噴射制御手段５２は、クランク角センサ４１等からの信号を受け取り、噴射圧力、噴射時期及び噴射量を設定する。そして、これらセンサからの信号に応じて、各気筒のインジェクタ７に対し所定時期に所定量の燃料を噴射するように駆動信号を出力する。
【００４０】
（吸気行程噴射制御）
吸気行程噴射は、吸気行程時に行う燃料噴射である。
【００４１】
社団法人自動車技術会学術講演会前刷集９６３（１９９６−５）の第８３頁に開示されているように、一般に、上死点から噴射時期を早めていくと、始めは燃焼ガス中のＮＯｘ成分は増加する一方、ＨＣ成分は減少する。ところが、更に噴射時期を早めていくと、逆に、ＮＯｘ成分は減少する一方、ＨＣ成分は増加するようになる。これは、噴射時期を早めるほど燃料は燃焼室全体に広がりやすいこと、燃焼は燃焼室全体で同時に起こりやすいこと、燃焼場の温度が低いこと等に起因するものと考えられる。
【００４２】
従って、吸気行程時に噴射された燃料は、通常噴射時に噴射された燃料とともに燃焼するが、燃焼後のガスにはＨＣ成分が多く含まれるようになる。そのため、燃焼室２５から排出される燃焼ガスはＨＣ成分を多く含み、触媒コンバータ１４のＮＯｘ浄化触媒に対して多くのＨＣ成分を供給することになる。つまり、吸気行程噴射は、ＮＯｘ浄化触媒に対して多くのＨＣ成分を供給することを目的として行われる燃料噴射である。
【００４３】
吸気行程噴射は、吸気行程噴射制御手段５３によって行われるが、その制御方法は基本的に通常噴射制御と同様である。つまり、吸気行程噴射制御手段５３は、クランク角センサ４１等からの信号を受け取り、噴射圧力、噴射時期及び噴射量を設定する。そして、これらセンサからの信号に応じて、各気筒のインジェクタ７に対し所定時期に所定量の燃料を噴射するように駆動信号を出力する。
【００４４】
（燃料噴射制御）
図７のフローチャートを参照しながら、制御系統５０による燃料噴射制御を説明する。
【００４５】
始めに、ステップＳＴ１において、クランク角センサ４１からの信号に基づいてエンジン回転数を検出する。次に、ステップＳＴ２において、アクセル開度センサ４９からの信号に基づいてアクセル開度を検出する。そして、ステップＳＴ３において、水温センサ４３からの信号に基づいてエンジン水温を検出する。
【００４６】
そして、ステップＳＴ４において、通常噴射制御手段５１が運転状態に応じて通常噴射の噴射圧力、噴射時期及び噴射量を設定する。
【００４７】
その後、ステップＳＴ５に進み、ＥＧＲゾーン判定手段５４により、運転状態が予め設定した所定のＥＧＲゾーンにあるか否かが判定される。本実施形態では、ＥＧＲゾーンの判定は、エンジン水温に基づいて行われる。つまり、エンジン水温が所定値Ｔ１以上であれば、運転状態はＥＧＲゾーンにあると判定される。
【００４８】
運転状態がＥＧＲゾーンにあると判定された場合には、ステップＳＴ６に進み、運転状態に応じてＥＧＲバルブ６１の開度が調節され、ＥＧＲ運転が行われる。そして、ステップＳＴ７に進み、排気行程噴射禁止手段５６によって排気行程噴射が禁止される。その後、ステップＳＴ８に進み、吸気行程噴射制御手段５３によって、運転状態に応じて吸気行程噴射の噴射圧力、噴射時期及び噴射量が設定される。
【００４９】
一方、ステップＳＴ５で運転状態がＥＧＲゾーンにないと判定されたときは、ステップＳＴ９に進んで、ＥＧＲ抑制手段５５がＥＧＲバルブ６１を閉鎖する。つまり、ＥＧＲ運転が禁止される。その後、ステップＳＴ１０に進み、排気行程噴射制御手段５２によって、運転状態に応じて排気行程噴射の噴射圧力、噴射時期及び噴射量が設定される。
【００５０】
そして、ステップＳＴ８における吸気行程噴射の設定またはステップＳＴ１０における排気行程噴射の設定がなされた後は、ステップＳＴ１１に進んで、各燃料噴射が実行される。
【００５１】
以上のような制御が行われることにより、図８に示すように、ＥＧＲ運転時にあっては、吸気行程でいったん燃料が噴射されるとともに、圧縮行程終期に燃料が噴射される。吸気行程で噴射された燃料は、圧縮行程終期においては燃焼室２５の全体に広がっており、圧縮行程終期に噴射された燃料とともに燃焼する。その結果、燃焼後はＨＣ成分を多く含んだ燃焼ガスが生成される。そして、燃焼ガスの一部は、ＥＧＲ通路６０を通じてサージタンク３に戻され、吸気行程において燃焼室２５内に導入される。
【００５２】
一方、ＥＧＲ運転を行わないとき、つまり非ＥＧＲ運転時にあっては、圧縮行程終期に燃料噴射が行われ、この燃料は燃焼室２５内で燃焼して燃焼ガスとなる。その後、排気行程の前期で燃料噴射が行われ、この噴射燃料は燃料ガスとともに燃焼室２５から排出される。ＥＧＲ通路６０は閉鎖されているので、排出された燃焼ガス及び未燃燃料はそのまま排気管１３を流れ、触媒コンバータ１４を通過する。この際、未燃燃料のＨＣ成分はＮＯｘ浄化触媒に吸着され、ＮＯｘ浄化触媒の浄化性能を向上させる。
【００５３】
以上のように、本制御系統５０による燃料噴射制御によれば、ＥＧＲ運転中には吸気行程噴射を実行する一方、排気行程噴射を禁止するので、未燃燃料がＥＧＲバルブ６１に付着することを防止することができる。従って、ＥＧＲの制御が不能となる事態を未然に防止することができる。
【００５４】
この際、吸気行程時に噴射した燃料によりＨＣ成分を多く含んだ燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスが触媒コンバータ１４内のＮＯｘ浄化触媒の浄化性能を向上させる。従って、ＥＧＲによるＮＯｘ低減の効果と、ＮＯｘ浄化触媒の浄化性能向上によるＮＯｘ低減の効果とが相まって、系外に排出されるＮＯｘを一層低減することが可能となる。
【００５５】
一方、非ＥＧＲ運転中には、吸気行程噴射は実行せず、排気行程噴射を行う。従って、未燃燃料はＥＧＲ通路６０を流れることなく触媒コンバータ１４のＮＯｘ浄化触媒に吸着される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒の浄化性能が向上し、系外に排出されるＮＯｘを低減することができる。
【００５６】
このように、本制御系統５０によれば、ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を供給するシステムとＥＧＲシステムとを併存させ、双方のシステムを適宜有効に活用することが可能となる。
【００５７】
＜実施形態＞
本願発明の実施形態に係る制御系統５０ａは、上記参考例において、冷間時か否かを考慮したうえで吸気行程噴射を実行するものである。
【００５８】
図９に示すように、本制御系統５０ａでは、参考例の制御系統５０の構成に加え、冷間時を判定する冷間時判定手段５７が設けられている。
【００５９】
非冷間時には、触媒コンバータ１４内の触媒は活性化している場合が多い。このような場合には、特に吸気行程噴射を行わなくても、ＥＧＲのみによってＮＯｘを十分低減することができる。その一方、冷間時には、触媒は十分に活性化しておらず、ＮＯｘの浄化率が低いため、ＨＣ成分を積極的に添加することが望ましい。
【００６０】
そこで、図１０に示すように、本制御系統５０ａによる燃料噴射制御では、ＥＧＲ運転時、ステップＳＴ７で排気行程噴射を禁止した後に、ステップＳＴ１２において冷間時の判定が行われる。
【００６１】
冷間時の判定は、エンジン水温が予め設定した所定の冷間時ゾーンにあるか否かに基づいて行われる。本実施形態では、図１１に示すように、エンジン水温が所定値Ｔ１以上かつ所定値Ｔ２以下のときに、冷間時であると判定する。
【００６２】
ステップＳＴ１２において、冷間時判定手段５７が冷間時と判定したときには、ステップＳＴ８に進んで、吸気行程噴射の設定が行われる。本実施形態では、特に、吸気行程噴射の噴射時期を吸気行程の初期に設定することとしている。ステップＳＴ８で吸気行程噴射の設定が終了すると、ステップＳＴ１１に進んで各噴射が実行される。
【００６３】
一方、ステップＳＴ１２において、冷間時判定手段５７が冷間時でないと判定したときには、吸気行程噴射の設定を行うことなく、ステップＳＴ１１に進んで通常噴射のみを実行する。
【００６４】
従って、非冷間時には、吸気行程噴射を実行しないこととして噴射制御を簡単化する一方、冷間時には、ＥＧＲによる吸気温度の上昇を利用し、吸気行程噴射によってより多くの低級ＨＣ成分を含んだ燃焼ガスを生成する。そして、ＨＣ成分をＮＯｘ浄化触媒に吸着させ、その浄化性能を向上させる。このことにより、あまり活性化していない状態であっても、ＮＯｘ浄化触媒は十分な浄化作用を行うので、系外に排出されるＮＯｘを十分低減することができる。
【００６５】
特に、吸気行程噴射は吸気行程の初期に行われているので、生成された燃焼ガスにはより多くのＨＣ成分が含まれる。従って、ＮＯｘ浄化触媒の浄化性能を一層向上することができる。
【００６６】
＜その他の実施形態＞
上記の実施形態においては、ＥＧＲゾーンの判定はエンジン水温に基づいて行っていたが、ＥＧＲゾーンの判定方法は他の方法であってもよい。例えば、エンジン回転数とトルクとの関係に基づいてＥＧＲゾーンの判定を行ってもよい。
【００６７】
上記の実施形態においては、運転状態がＥＧＲゾーンにないときにはＥＧＲバルブ６１を閉鎖していた。しかし、ＥＧＲ運転中に、ＥＧＲバルブ６１を完全に閉鎖するのではなく、その開度を小さく設定するようにしてもよい。つまり、排気行程噴射を行うときに、ＥＧＲ運転を完全に禁止するのではなく、ＥＧＲバルブ６１に燃料が付着しない程度にＥＧＲ通路６０を通過するガス量を減少させてもよい。言い換えると、ＥＧＲを抑制するようにしてもよい。
【００６８】
実施形態において、非冷間時にも吸気行程噴射を行うようにしてもよい。この場合、冷間時の吸気行程噴射と非冷間時の吸気行程噴射との間で設定値に差を設ける。例えば、冷間時の噴射量を非冷間時の噴射量よりも多くする。
【００６９】
なお、排気ガスが高温と思われる高負荷域では、ＥＧＲバルブ６１を閉鎖してＥＧＲ運転を停止し、排気行程噴射を実行するようにしてもよい。この場合、ＥＧＲ運転を停止することにより排気ガスの温度上昇が抑制される一方、排気行程噴射で噴射される燃料によって排気ガスの温度が低下するため、ＮＯｘ浄化触媒の高温劣化に対する保護が可能となる。
【００７０】
また、上記実施形態では、吸気行程前半で燃料を噴射するようにしたが、吸気行程後半で燃料噴射を行ってもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、以下のような効果が発揮される。
【００７２】
請求項１に記載の発明によれば、排気ガス還流バルブが開状態のときには、未燃燃料の供給を抑制するので、排気ガス還流バルブに大量の燃料が付着することを防止することができる。その結果、排気ガス還流バルブの作動不良を防止することができ、排気ガス還流運転を円滑に行うことができる。従って、未燃燃料を供給するシステムと排気ガス還流システムとを併存させ、それらを適宜有効に活用することが可能となる。
【００７３】
また、通常噴射に用いる燃料噴射手段によって未燃燃料を供給することができ、ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を供給するための特別な燃料供給手段が不要となる。従って、制御装置を簡単化することができ、安価に構成することができる。
【００７４】
また、排気ガス還流バルブが開状態のときには、吸気行程時に燃料噴射が実行され、燃料ガスはＨＣ成分を多く含むようになる。従って、未燃燃料の供給を行わないので排気ガス還流バルブに燃料が付着することがない一方、ＮＯｘ浄化触媒にＨＣ成分が供給され、ＮＯｘ浄化触媒の浄化性能が向上する。
【００７５】
さらに、排気ガス還流運転中の冷間時には、吸気行程初期に燃料噴射を行うので、燃焼ガスに含まれるＨＣ成分を増加させることができる。従って、ＮＯｘ浄化触媒が十分に活性化していない冷間時であっても、ＮＯｘ浄化触媒の浄化性能が向上するので、系外へのＮＯｘの排出量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  エンジンの制御系統の全体構成図である。
【図２】  エンジンの一部の拡大断面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】  インジェクタの一部切欠き縦断面図である。
【図５】  図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】  参考例に係る制御系統のブロック構成図である。
【図７】  参考例に係る燃料噴射制御のフローチャートである。
【図８】  燃料噴射制御のタイムチャートである。
【図９】  実施形態に係る制御系統のブロック構成図である。
【図１０】  実施形態に係る燃料噴射制御のフローチャートである。
【図１１】  ＥＧＲゾーン及び冷間時ゾーンを示す図である。
【符号の説明】
１      エンジン
３      サージタンク
６      コモンレール
７      インジェクタ
９      燃料圧送ポンプ
１０    調圧バルブ
１２    排気マニホールド
１３    排気管
１４    触媒コンバータ
４０    ＥＣＵ
４１    クランク角センサ
５０    制御系統
６０    ＥＧＲ通路
６１    ＥＧＲバルブ
【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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