(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関と、
前記内燃機関の各気筒に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関の吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、
再循環するＥＧＲガス量を増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に更にＥＧＲガス量を増大させる低温燃焼又は煤の発生量が最大になるＥＧＲガス量よりも少ないＥＧＲガスを再循環させる通常燃焼の何れか一方を選択して切換える燃焼状態切換手段と、
気筒毎で且つ低温燃焼及び通常燃焼で夫々燃料供給量の補正値を定め、低温燃焼時の燃料供給量の補正値の上限値は、通常燃焼時に学習した各気筒の燃料供給量の補正値よりも第１所定値だけ大きな値とし、低温燃焼時の燃料供給量の補正値の下限値は、通常燃焼時に学習した各気筒の燃料供給量の補正値よりも第２所定値だけ小さな値とする燃料補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記燃料補正手段が決定した何れかの気筒の燃料供給量の補正値が所定の範囲外であれば、各気筒の目標空燃比を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関から排出される窒素酸化物（ＮＯx）の量を低減する方法として、内燃機関の排気通路を流れる排気の一部を該内燃機関の吸気通路へ再循環させる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置を利用する方法が提案されている。
【０００３】
ＥＧＲ装置は、排気中に含まれる水蒸気（Ｈ2Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）等の不活性ガス成分が持つ不燃性及び吸熱性を利用して、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼速度及び燃焼温度を低下させ、以て燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯx）の量を低減させるものである。
【０００４】
ところで、ＥＧＲガスは比較的比熱比が高く、従って多量の熱を吸収することができるので、吸気中におけるＥＧＲガス割合が高くなるほど気筒内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下するとＮＯxの発生量も低下するので、ＥＧＲガス割合が高くなればなるほどＮＯxの排出量を低下させることができる。
【０００５】
しかし、ＥＧＲガス割合を高くしていくとある割合以上で急激に煤の発生量が増大し始める。通常のＥＧＲ制御は、このように煤が急激に増大し始めるよりも低いＥＧＲガス割合のところで行われている。
【０００６】
ところが、更にＥＧＲガス割合を高くしていくと、上述したように煤が急激に増大するが、この煤の発生量にはピークが存在し、このピークを越えて更にＥＧＲガス割合を高くすると、今度は煤が急激に減少し始め、ついにはほとんど発生しなくなる。
【０００７】
これは、燃焼室内における燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度がある温度以下のときには炭化水素（ＨＣ）の成長が煤に至る前の途中の段階で停止し、燃料及びその周囲のガス温度がある温度以上になると炭化水素（ＨＣ）は一気に煤まで成長してしまうためである。
【０００８】
従って、燃焼室内における燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度を炭化水素（ＨＣ）の成長が途中で停止する温度以下に抑制すれば煤は発生しなくなる。この場合、燃料及びその周囲のガス温度は、燃料が燃焼した際の燃料周りのガスの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱量に応じて燃料周りのガスの吸熱量即ちＥＧＲガス割合を調整することによって煤の発生を抑制することが可能となる。
【０００９】
上述のような燃焼（以下、低温燃焼という。）を行うとＮＯx及び煤の排出量を低減させることができるが、低温燃焼実行時にはＥＧＲガス割合を例えば７０パーセントと高いところで且つ狭い範囲で制御する必要がある。
【００１０】
このような制御方法として、例えば、特開２０００−１３０２３８号公報では、低温燃焼が行われているときであって各気筒間から発生されるトルクがばらついたときに、各気筒毎の燃料噴射量のばらつきの補正を禁止するようにして、補正により各気筒のトルクが更にばらついてしまうことを回避している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、低温燃焼は、非常に新気の量が少ない状態で行われているため、燃料噴射量の多少により燃焼状態が影響を受け易い。従って、気筒間の燃料噴射量に差異があるときには、気筒によっては燃焼状態が不安定になり、アイドル振動、騒音、ドライバビリティの悪化等が発生することがある。つまり、低温燃焼時は、通常燃焼時と比較して燃焼が不安定になり易いため、気筒毎に燃料供給量を補正できれば、燃焼を安定化させることができトルク変動等を抑制することが可能となる。また、低温燃焼時の補正値が通常燃焼時の補正値と比較して、大きく異なる場合には、気筒内の燃焼状態が不安定になる虞がある。
【００１２】
本発明は、上記したような問題に鑑みてなされたものであり、内燃機関において、低温燃焼時の燃焼状態を安定させる技術を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明の内燃機関は、以下の手段を採用した。即ち、
複数の気筒を有する内燃機関と、
前記内燃機関の各気筒に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関の吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、
再循環するＥＧＲガス量を増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に更にＥＧＲガス量を増大させる低温燃焼又は煤の発生量が最大になるＥＧＲガス量よりも少ないＥＧＲガスを再循環させる通常燃焼の何れか一方を選択して切換える燃焼状態切換手段と、
気筒毎で且つ低温燃焼及び通常燃焼で夫々燃料供給量の補正値を定め、低温燃焼時の燃料供給量の補正値の上限値は、通常燃焼時に学習した各気筒の燃料供給量の補正値よりも第１所定値だけ大きな値とし、低温燃焼時の燃料供給量の補正値の下限値は、通常燃焼時に学習した各気筒の燃料供給量の補正値よりも第２所定値だけ小さな値とする燃料補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の最大の特徴は、内燃機関において、通常燃焼時と低温燃焼時とで気筒毎に燃料噴射量の補正値を決定し、低温燃焼時の燃料噴射量が過剰に補正されないようにして燃焼を安定化させることにある。
【００１５】
このように構成された内燃機関では、気筒毎に燃料供給量の補正が行われ、回転変動等を抑制することができる。ここで、低温燃焼を実施しているときには、空燃比が小さくなるように制御されているため、補正により燃料がより多く供給された場合に局所的に消炎し燃焼が不安定になる虞がある。
【００１６】
そこで、燃焼状態切換手段が通常燃焼と低温燃焼とを選択して切換えるのに伴い、燃料補正手段は気筒毎の燃料供給量の補正値を決定する。このようにして、低温燃焼を実施しているときに燃料供給量の補正を行っても回転変動等を抑制することが可能となる。
【００１７】
本発明においては、前記燃料補正手段は、通常燃焼時の各気筒の燃料供給量の補正量に基づいて、低温燃焼時の燃料供給量の補正量の上限値及び下限値を決定することができる。
【００１８】
このように構成された内燃機関では、通常燃焼時に燃料供給量の補正量が算出され、通常燃焼時にその算出値に基づいて燃料供給量が補正される。一方、低温燃焼時では、通常燃焼時とは別に補正量が求められる。しかし、低温燃焼時には過補正により消炎が発生し燃焼状態が不安定になる虞があるため、通常燃焼時に算出された燃料供給量の補正値を加味して補正量の上限値及び下限値が決定される。この上限値及び下限値を超える補正が必要となったとしても補正を行わず、このときの補正量は上限値又は下限値とする。このようにして、低温燃焼時の燃料供給量の過補正による消炎の発生を抑制することが可能となる。
【００１９】
本発明においては、前記燃料補正手段が決定した何れかの気筒の燃料供給量の補正値が所定の範囲外であれば、各気筒の目標空燃比を大きくすることができる。
【００２０】
このように構成された内燃機関では、内燃機関の運転状態により補正量を増加させても燃焼が不安定となる場合がある。このような場合、全気筒の空燃比を大きくすることにより燃焼を安定化させることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る内燃機関を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態に係る排気浄化装置を適用するエンジン１とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００２３】
図１に示すエンジン１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００２４】
エンジン１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。このコモンレール４には、該コモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を出力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられている。
【００２５】
前記コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａがエンジン１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されている。
【００２６】
このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じた圧力で燃料を吐出する。
【００２７】
前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモンレール４において所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００２８】
次に、エンジン１には、吸気枝管８が接続されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。
【００２９】
前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、この吸気管９は、エアクリーナボックス１０に接続されている。前記エアクリーナボックス１０より下流の吸気管９には、該吸気管９内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１１が取り付けられている。
【００３０】
前記吸気管９における吸気枝管８の直上流に位置する部位には、該吸気管９内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この吸気絞り弁１３には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１４が取り付けられている。
【００３１】
前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネルギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９には、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６が設けられている。
【００３２】
このように構成された吸気系では、エアクリーナボックス１０に流入した吸気は、該エアクリーナボックス１０内のエアクリーナ（図示省略）によって吸気中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコンプレッサハウジング１５ａに流入する。
【００３３】
コンプレッサハウジング１５ａに流入した吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ１６において冷却された後、必要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて吸気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼される。
【００３４】
一方、エンジン１には、排気枝管１８が接続され、排気枝管１８の各枝管が排気ポート（図示省略）を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００３５】
前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、この排気管１９は、下流でマフラー（図示省略）に接続されている。
【００３６】
前記排気管１９の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）２０が設けられている。フィルタ２０より上流の排気管１９には、該排気管１９内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ２４が取り付けられている。
【００３７】
前記したフィルタ２０より下流の排気管１９には、該排気管１９内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁２１が設けられている。この排気絞り弁２１には、ステップモータ等で構成されて該排気絞り弁２１を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ２２が取り付けられている。
【００３８】
このように構成された排気系では、エンジン１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂへ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気は、該排気が持つ運動エネルギを利用してタービンハウジング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレッサホイールへ伝達される。
【００３９】
前記タービンハウジング１５ｂから排出された排気は、排気管１９を介してフィルタ２０へ流入し、排気中のＰＭが捕集され且つ有害ガス成分が除去又は浄化される。フィルタ２０でＰＭを捕集され且つ有害ガス成分を除去又は浄化された排気は、必要に応じて排気絞り弁２１によって流量を調節された後にマフラーを介して大気中に放出される。
【００４０】
また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循環させる排気再循環通路（以下、ＥＧＲ通路とする。）２５を介して連通されている。このＥＧＲ通路２５の途中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧＲガスとする。）の流量を変更する流量調整弁（以下、ＥＧＲ弁とする。）２６が設けられている。
【００４１】
前記ＥＧＲ通路２５の途中でＥＧＲ弁２６より上流には、該ＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。前記ＥＧＲクーラ２７には、冷却水通路（図示省略）が設けられエンジン１を冷却するための冷却水の一部が循環する。
【００４２】
このように構成された排気再循環機構では、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が前記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て吸気枝管８へ導かれる。
【００４３】
その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスとエンジン１の冷却水との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。
【００４４】
ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１８から吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へ導かれる。
【００４５】
ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）などのように、自らが燃焼することがなく、且つ、熱容量が高い不活性ガス成分が含まれているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯx）の発生量が抑制される。
【００４６】
更に、ＥＧＲクーラ２７においてＥＧＲガスが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下するとともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガスが燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少することもない。
【００４７】
次に、本実施の形態に係るフィルタ２０について説明する。
【００４８】
図２は、フィルタ２０の断面図である。図２（Ａ）は、フィルタ２０の横方向断面を示す図である。図２（Ｂ）は、フィルタ２０の縦方向断面を示す図である。
【００４９】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにフィルタ２０は、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路５０、５１を具備するいわゆるウォールフロー型である。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞された排気流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排気流出通路５１とにより構成される。なお、図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を示している。従って、排気流入通路５０および排気流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。換言すると排気流入通路５０および排気流出通路５１は各排気流入通路５０が４つの排気流出通路５１によって包囲され、各排気流出通路５１が４つの排気流入通路５０によって包囲されるように配置される。
【００５０】
フィルタ２０は例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されており、従って排気流入通路５０内に流入した排気は図２（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気流出通路５１内に流出する。
【００５１】
本発明による実施例では各排気流入通路５０および各排気流出通路５１の周壁面、即ち各隔壁５４の両側表面上および隔壁５４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、この担体上に吸蔵還元型ＮＯx触媒が坦持されている。
【００５２】
次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒の働きについて説明する。
【００５３】
フィルタ２０は、例えば、アルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して構成されている。尚、本実施の形態では、アルミナからなる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐｔ）とを担持し、更にＯ2ストレージ能力のあるセリア（Ｃｅ2Ｏ3）を添加して構成される吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単に「ＮＯx触媒」とする）を採用した。
【００５４】
このように構成されたＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵する。
【００５５】
一方、ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸収していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒から放出された窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に還元せしめることができる。
【００５６】
ところで、エンジン１が希薄燃焼運転されている場合は、エンジン１から排出される排気の空燃比がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒に吸蔵されることになるが、エンジン１の希薄燃焼運転が長期間継続されると、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒で除去されずに大気中へ放出されてしまう。
【００５７】
特に、エンジン１のようなディーゼル機関では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排気の空燃比がリーン空燃比となるため、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し易い。
【００５８】
従って、エンジン１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和する前にＮＯx触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高め、ＮＯx触媒に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）を放出及び還元させる必要がある。
【００５９】
このように酸素濃度を低下させる方法としては、排気中の燃料添加や、再循環するＥＧＲガス量を増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に更にＥＧＲガス量を増大させる低温燃焼や、排気行程噴射等の方法が考えられるが、本実施の形態では、フィルタ２０より上流の排気管１９を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加することにより、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高めるようにした。
【００６０】
還元剤供給機構は、図１に示されるように、その噴孔が排気枝管１８内に臨むように取り付けられ、ＥＣＵ３５からの信号により開弁して燃料を噴射する還元剤噴射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出された燃料を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路２９と、還元剤供給路２９に設けられて該還元剤供給路２９内の燃料の流通を遮断する遮断弁３１と、を備えている。
【００６１】
このような還元剤供給機構では、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８へ印加される。そして、ＥＣＵ３５からの信号により該還元剤噴射弁２８が開弁して排気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴射される。
【００６２】
還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気の酸素濃度を低下させる。
【００６３】
このようにして形成された酸素濃度の低い排気はフィルタ２０に流入し、フィルタ２０に吸蔵されていた窒素酸化物（ＮＯx）を放出させつつ窒素（Ｎ2）に還元することになる。
【００６４】
その後、ＥＣＵ３５からの信号により還元剤噴射弁２８が閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添加が停止されることになる。
【００６５】
尚、本実施の形態では、排気中に燃料を噴射して燃料添加を行っているが、これに代えて、再循環するＥＧＲガス量を増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に、更にＥＧＲガス量を増大させる低温燃焼を行っても良く、また、エンジン１の膨張行程や排気行程等に燃料噴射弁３から燃料を噴射させても良い。
【００６６】
以上述べたように構成されたエンジン１には、該エンジン１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、エンジン１の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御するユニットである。
【００６７】
ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、排気温度センサ２４、クランクポジションセンサ３３、アクセル開度センサ３６等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。
【００６８】
一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、還元剤噴射弁２８、ＥＧＲ弁２６、遮断弁３１等が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ３５が制御することが可能になっている。
【００６９】
ここで、ＥＣＵ３５は、図３に示すように、双方向性バス３５０によって相互に接続された、ＣＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バックアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備えている。
【００７０】
前記入力ポート３５６は、クランクポジションセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００７１】
前記入力ポート３５６は、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、排気温度センサ２４、アクセル開度センサ３６等のように、アナログ信号形式の信号を出力するセンサの出力信号をＡ／Ｄ３５５を介して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００７２】
前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、遮断弁３１等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３５１から出力される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、あるいは遮断弁３１へ送信する。
【００７３】
前記ＲＯＭ３５２は燃料噴射弁３を制御するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁２１を制御するための排気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６を制御するためのＥＧＲ制御ルーチン、フィルタ２０に還元剤を添加して吸蔵されたＮＯxを還元させるＮＯx浄化制御ルーチン、フィルタ２０のＳＯx被毒を解消する被毒解消制御ルーチン、フィルタ２０に捕集されたＰＭを燃焼除去するためのＰＭ燃焼制御ルーチン、燃料噴射量を補正するための燃料噴射量補正ルーチン等のアプリケーションプログラムを記憶している。
【００７４】
前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。前記制御マップは、例えば、エンジン１の運転状態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示す燃料噴射量制御マップ、エンジン１の運転状態と基本燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、エンジン１の運転状態と吸気絞り弁１３の目標開度との関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、エンジン１の運転状態と排気絞り弁２１の目標開度との関係を示す排気絞り弁開度制御マップ、エンジン１の運転状態とＥＧＲ弁２６の目標開度との関係を示すＥＧＲ弁開度制御マップ、エンジン１の運転状態と還元剤の目標添加量（若しくは排気の目標空燃比）との関係を示す還元剤添加量制御マップ、還元剤の目標添加量と還元剤噴射弁２８の開弁時間との関係を示す還元剤噴射弁制御マップ等である。
【００７５】
前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を格納する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機関回転数である。これらのデータは、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。
【００７６】
前記バックアップＲＡＭ３５４は、エンジン１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。
【００７７】
前記ＣＰＵ３５１は、前記ＲＯＭ３５２に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作して、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、ＥＧＲ制御、ＮＯx浄化制御、被毒解消制御、ＰＭ燃焼制御、燃料噴射量補正制御等を実行する。
【００７８】
例えば、ＮＯx浄化制御では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０に流入する排気中の酸素濃度を比較的短い周期でスパイク的（短時間）に低くする、所謂リッチスパイク制御を実行する。
【００７９】
リッチスパイク制御では、ＣＰＵ３５１は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実行条件としては、例えば、フィルタ２０が活性状態にある、排気温度センサ２４の出力信号値（排気温度）が所定の上限値以下である、等の条件を例示することができる。
【００８０】
上記したようなリッチスパイク制御実行条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料を噴射させるべく当該還元剤噴射弁２８を制御することにより、フィルタ２０に流入する排気の空燃比を一時的に所定の目標リッチ空燃比とする。
【００８１】
具体的には、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ１１の出力信号値（吸入空気量）、空燃比センサの出力信号、燃料噴射量等を読み出す。
【００８２】
ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とアクセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気の空燃比を予め設定された目標空燃比とする上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出する。
【００８３】
続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量をパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤噴射弁制御マップへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の還元剤を噴射させる上で必要となる還元剤噴射弁２８の開弁時間（目標開弁時間）を算出する。
【００８４】
還元剤噴射弁２８の目標開弁時間が算出されると、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁させる。
【００８５】
ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤噴射弁２８を閉弁させる。
【００８６】
このように還元剤噴射弁２８が目標開弁時間だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射されることになる。そして、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標空燃比の混合気を形成してフィルタ２０に流入する。
【００８７】
この結果、フィルタ２０に流入する排気の空燃比は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化することになり、以て、フィルタ２０が窒素酸化物（ＮＯx）の吸蔵と還元とを交互に短周期的に繰り返すことになる。
【００８８】
次に、被毒解消制御では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０の酸化物による被毒を解消すべく被毒解消処理を行うことになる。
【００８９】
ここで、エンジン１の燃料には硫黄（Ｓ）が含まれている場合があり、そのような燃料がエンジン１で燃焼されると、二酸化硫黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄（ＳＯ3）などの硫黄酸化物（ＳＯx）が生成される。
【００９０】
硫黄酸化物（ＳＯx）は、排気とともにフィルタ２０に流入し、窒素酸化物（ＮＯx）と同様のメカニズムによってフィルタ２０に吸蔵される。
【００９１】
具体的には、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が高いときには、流入排気ガス中の二酸化硫黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄（ＳＯ3）等の硫黄酸化物（ＳＯx）が白金（Ｐｔ）の表面上で酸化され、硫酸イオン（ＳＯ42-）の形でフィルタ２０に吸蔵される。更に、フィルタ２０に吸蔵された硫酸イオン（ＳＯ42-）は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して硫酸塩（ＢａＳＯ4）を形成する。
【００９２】
ところで、硫酸塩（ＢａＳＯ4）は、硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ3）2）に比して安定していて分解し難く、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が低くなっても分解されずにフィルタ２０内に残留してしまう。
【００９３】
フィルタ２０における硫酸塩（ＢａＳＯ4）の量が増加すると、それに応じて窒素酸化物（ＮＯx）の吸蔵に関与することができる酸化バリウム（ＢａＯ）の量が減少するため、フィルタ２０のＮＯx吸蔵能力が低下する、いわゆるＳＯx被毒が発生する。
【００９４】
フィルタ２０のＳＯx被毒を解消する方法としては、フィルタ２０の雰囲気温度をおよそ６００乃至６５０℃の高温域まで昇温させるとともに、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低くすることにより、フィルタ２０に吸蔵されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）をＳＯ3-やＳＯ4-に熱分解し、次いでＳＯ3-やＳＯ4-を排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて気体状のＳＯ2-に還元する方法を例示することができる。
【００９５】
そこで、本実施の形態に係る被毒解消処理では、ＣＰＵ３５１は、先ずフィルタ２０の床温を高める触媒昇温制御を実行した上で、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低くするようにした。
【００９６】
触媒昇温制御では、ＣＰＵ３５１は、例えば、各気筒２の膨張行程時に燃料噴射弁３から副次的に燃料を噴射させるとともに還元剤噴射弁２８から排気中へ燃料を添加させることにより、それらの未燃燃料成分をフィルタ２０において酸化させ、酸化の際に発生する熱によってフィルタ２０の床温を高めるようにしてもよい。
【００９７】
但し、フィルタ２０が過剰に昇温すると、フィルタ２０の熱劣化が誘発される虞があるため、排気温度センサ２４の出力信号値に基づいて副次的な噴射燃料量及び添加燃料量がフィードバック制御されるようにすることが好ましい。
【００９８】
上記したような触媒昇温処理によりフィルタ２０の床温が６００℃乃至６５０℃程度の高温域まで上昇すると、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるべく還元剤噴射弁２８から燃料を噴射させる。
【００９９】
尚、還元剤噴射弁２８から過剰な燃料が噴射されると、それらの燃料がフィルタ２０で急激に燃焼してフィルタ２０が過熱し、或いは還元剤噴射弁２８から噴射された過剰な燃料によってフィルタ２０が不要に冷却される虞があるため、ＣＰＵ３５１は、空燃比センサ（図示省略）の出力信号に基づいて還元剤噴射弁２８からの燃料噴射量をフィードバック制御するようにすることが好ましい。
【０１００】
このように被毒解消処理が実行されると、フィルタ２０の床温が高い状況下で、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が低くなるため、フィルタ２０に吸蔵されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）がＳＯ3-やＳＯ4-に熱分解され、それらＳＯ3-やＳＯ4-が排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応して還元され、以てフィルタ２０のＳＯx被毒が解消されることになる。
【０１０１】
一方、エンジンの運転状態によってはフィルタ２０に捕獲されたＰＭが燃え残って堆積し該フィルタ２０の目詰まりを誘発させる要因となる。このように燃え残ったＰＭを効果的に除去する方法の一つとしても前記燃料添加による昇温制御は有効である。
【０１０２】
尚、フィルタ２０に還元剤を供給する他の方法として、低温燃焼を用いることが可能である。
【０１０３】
ここで、低温燃焼について説明する。
【０１０４】
前記したように従来、ＮＯxの発生を抑制するためにＥＧＲが用いられてきた。ＥＧＲガスは、比較的比熱比が高く、温度を上げるのに必要な熱量が多いので、吸気中におけるＥＧＲガス割合が高くなるほど気筒２内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下するとＮＯxの発生量も低下するので、ＥＧＲガス割合が高くなればなるほどＮＯxの排出量を低下させることができる。
【０１０５】
しかし、ＥＧＲガス割合を高くしていくとある割合以上で急激に煤の発生量が増大し始める。通常のＥＧＲ制御は煤が急激に増大し始めるよりも低いＥＧＲガス割合のところで行われている。
【０１０６】
ところが、更にＥＧＲガス割合を高くしていくと、上述したように煤が急激に増大するが、この煤の発生量にはピークが存在し、このピークを越えて更にＥＧＲガス割合を高くすると、今度は煤が急激に減少し始め、ついにはほとんど発生しなくなる。
【０１０７】
これは、燃焼室内における燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度がある温度以下のときには炭化水素（ＨＣ）の成長が煤に至る前の途中の段階で停止し、燃料及びその周囲のガス温度がある温度以上になると炭化水素（ＨＣ）は一気に煤まで成長してしまうためである。
【０１０８】
従って、燃焼室内における燃焼時の燃焼及びその周囲のガス温度を炭化水素（ＨＣ）の成長が途中で停止する温度以下に抑制すれば煤は発生しなくなる。この場合、燃料及びその周囲のガス温度は、燃料が燃焼した際の燃料周りのガスの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱量に応じて燃料周りのガスの吸熱量即ちＥＧＲガス割合を調整することによって煤の発生を抑制することが可能となる。
【０１０９】
低温燃焼を行うときのＥＧＲガス割合は、予め実験等により求めておきマップ化したものをＥＣＵ３５内のＲＯＭ３５２に記憶させておく。このマップに基づいてＥＧＲガス量のフィードバック制御を行う。
【０１１０】
一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化水素（ＨＣ）は、フィルタ２０に担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒により酸化させることができる。従って、低温燃焼で発生した炭化水素（ＨＣ）は、還元剤として働く。
【０１１１】
このように、低温燃焼では、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化水素（ＨＣ）を吸蔵還元型ＮＯx触媒等により浄化することを基本としている。従って吸蔵還元型ＮＯx触媒等が活性化していないときには、炭化水素（ＨＣ）は浄化されずに大気中へ放出しされてしまうために低温燃焼を用いることは困難である。
【０１１２】
また、気筒２内における燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度を炭化水素（ＨＣ）の成長が途中で停止する温度以下に制御しうるのは燃焼による発熱量が少ない比較的機関負荷が低いときである。
【０１１３】
従って、本実施の形態においては、エンジン１が低回転低負荷で運転されているときで且つフィルタ２０に担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒が活性領域に達したときに低温燃焼制御が行われる。
【０１１４】
活性領域内であるか否かは排気温度センサ２４の出力信号等に基づいて判定することができる。
【０１１５】
このようにして、低温燃焼では、煤に代表されるＰＭの排出を抑制しつつ吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤たる炭化水素（ＨＣ）を供給でき、ＮＯxを還元浄化することができる。また、このときに熱が発生するため、昇温されたフィルタ２０の温度を維持することが可能となる。
【０１１６】
このような低温燃焼により還元剤の供給を行う場合には、ＣＰＵ３５１は、まず目標空燃比を求める。目標空燃比は、エンジン１の運転状態に基づいたマップを予め定めておくことにより求めることができる。次いで、ＣＰＵ３５１は目標空燃比に応じた吸気絞り弁１３の目標開度を算出し、該吸気絞り弁１３を目標開度となるように制御する。次いで、ＣＰＵ３５１は目標空燃比に応じたＥＧＲ弁２６の目標開度を算出し、該ＥＧＲ弁２６を目標開度となるように制御する。また、ＣＰＵ３５１は、燃料噴射量及び燃料噴射開始時期を算出する。吸気絞り弁１３及びＥＧＲ弁２６の目標開度、燃料噴射量、燃料噴射開始時期は予め求められたマップに基づいて算出される。
【０１１７】
このように低温燃焼を行うことによっても、フィルタ２０に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高め、フィルタ２０に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元し、また、ＰＭを酸化させることが可能である。
【０１１８】
ここで、従来の内燃機関では、燃料の過補正による消炎の発生を抑制するために低温燃焼時には燃料供給量の補正を禁止していた。
【０１１９】
しかし、低温燃焼時は、通常燃焼時と比較して燃焼が不安定になり易いため、気筒毎に燃料供給量を補正できれば、燃焼を安定化させることができトルク変動等を抑制することが可能となる。
【０１２０】
そこで、本実施の形態では、通常燃焼と低温燃焼とで燃料供給量の補正値を別々に設定しつつ気筒毎に燃料供給量を補正して低温燃焼時の過補正を防止する。
【０１２１】
次に本実施の形態による燃料噴射量の補正方法について説明する。
【０１２２】
図４及び図５は、本実施の形態による燃料噴射量の補正方法のフローを示すフローチャート図である。ここで、図４中▲１▼と図５中▲１▼とは同時点を示している。
【０１２３】
ステップＳ１０１では、エンジン１が停止状態から運転状態に移行したか否か判定される。判定は、イグニッションスイッチ（ＩＧ  ＳＷ、図示省略）が非通電状態（ＯＦＦ）から通電状態（ＯＮ）に移行したか否かで判定される。
【０１２４】
ここで、ＩＧ  ＳＷがＯＦＦからＯＮに移行した場合に、燃料噴射量の補正値を新たに学習するようにすると学習完了までは燃料噴射量の補正が行われなくなる。
【０１２５】
そこで本実施の形態では、前回の通常燃焼時に学習した補正値を読み込み、この値を用いて補正を行う。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進む。
【０１２６】
ステップＳ１０２では、前回の通常燃焼運転時に学習した補正値を読み込む。
【０１２７】
前回の通常燃焼時に学習した補正値は、バックアップＲＡＭ３５４に記憶されているものを用いる。
【０１２８】
ステップＳ１０３では、気筒間補正の実行条件が成立しているか否か判定される。
【０１２９】
ＣＰＵ３５１は、クランクポジションセンサ３３の出力信号を読み取り、機関回転数がアイドル状態で且つ安定しているか否か判定を行う。例えば、機関回転数が一定範囲内であればアイドル状態と判定される。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１８へ進む。
【０１３０】
ステップＳ１０４では、低温燃焼が行われているか否か判定される。通常燃焼と低温燃焼とで別々に補正値を算出して記憶させるため、ここで燃焼状態が判定される。ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。
【０１３１】
ステップＳ１０５では、低温燃焼時の燃料噴射量の補正値が算出される。本実施の形態では、各気筒の燃料の噴射量Ｑ［ｉ］は、ベースとなる燃料噴射量ＱＢに各気筒ごとの補正量Ｑｃｙｌ［ｉ］を加算して求められる。ここで、［ｉ］は、気筒の番号１乃至４の何れかを表している。各気筒の燃料噴射量は、次式で表される。
【０１３２】
Ｑ［ｉ］＝ＱＢ＋Ｑｃｙｌ［ｉ］
ここで、Ｑｃｙｌ［ｉ］には、低温燃焼時の補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］が代入される。
【０１３３】
また、補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］は、クランクポジションセンサ３３の出力信号から機関回転変動を求め、その回転変動を打ち消すような値として求められる。尚、本実施の形態では、クランクポジションセンサ３３の出力信号で角加速度が大きくなる気筒の燃料が減量される。このときに減量される燃料量は、直前の気筒の爆発で発生した角加速度の大きさと対象となる気筒の角加速度の大きさとの偏差に比例した値とする。このときの減量量をｘとすると、補正後の補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］は次式で表される。
【０１３４】
Ｑｃｙｌｔ［ｉ］←Ｑｃｙｌｔ［ｉ］−ｘ
そして、複数回若しくは回転変動が一定の範囲内に収束するまでＱｃｙｌｔ［ｉ］の値が更新されたときの値を最終的な補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］とする。
【０１３５】
ステップＳ１０６では、補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］に対する相対的な値から、補正量を規制する（以下、「相対値ガードをかける」とする。）。ここで、ステップＳ１０５で求められた値が通常燃焼時の補正値と比較して、大きく異なる場合には、気筒内の燃焼状態が不安定になる虞がある。そのため、補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］が通常燃焼時の補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］に対して大きく異なる場合には、通常燃焼時の補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］を基準にした値で燃料噴射量の補正を行う。
【０１３６】
従って、低温燃焼時の補正量の範囲は、以下に示す範囲で行われる。
【０１３７】
Ｑｃｙｎ［ｉ］−ａ≦Ｑｃｙｌｔ［ｉ］≦Ｑｃｙｎ［ｉ］＋ｂ
ここで、所定値ａ及びｂは、実験により予め求めておき、ＲＯＭ３５２に記憶させておく。そして、補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］がＱｃｙｎ［ｉ］−ａ未満の場合には、補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］にＱｃｙｎ［ｉ］−ａが代入される。一方、補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］がＱｃｙｎ［ｉ］＋ｂよりも大きな場合には、補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］にＱｃｙｎ［ｉ］＋ｂが代入される。
【０１３８】
ステップＳ１０７では、補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］を絶対的な値から規制する（以下、「絶対値ガードをかける」とする。）。補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］が大きすぎたり、若しくは、小さすぎたりする場合には、気筒内の燃焼状態が不安定になる虞がある。そのため、所定の値以内に補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］がない場合には、一定の範囲で燃料噴射量の補正を行う。
【０１３９】
従って、低温燃焼時の補正量の範囲は、以下に示す範囲で行うようにする。
【０１４０】
ｙ≦Ｑｃｙｌｔ［ｉ］≦ｚ
ここで、所定値ｙ及びｚは、消炎が発生しない下限値及び上限値として実験により予め求めておき、ＲＯＭ３５２に記憶させておく。そして、算出された補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］がｙ未満の場合には、補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］にｙが代入される。一方、補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］がｚよりも大きな場合には、補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］にｚが代入される。
【０１４１】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０５乃至ステップＳ１０７で算出された低温燃焼時の補正値が記憶される。補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］は、バックアップＲＡＭ３５４に記憶される。
【０１４２】
ステップＳ１０９では、通常燃焼時の補正値が算出される。本実施の形態では、燃料の噴射量Ｑ［ｉ］は、ベースとなる燃料噴射量ＱＢに各気筒の補正量Ｑｃｙｌ［ｉ］を加算して求められる。ここで、［ｉ］は、気筒の番号を表している。即ち、各気筒の燃料噴射量は、次式で表される。
【０１４３】
Ｑ［ｉ］＝ＱＢ＋Ｑｃｙｌ［ｉ］
ここで、Ｑｃｙｌ［ｉ］には、通常燃焼時の補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］が代入される。
【０１４４】
また、補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］は、クランクポジションセンサ３３の出力信号から機関回転変動を求め、その回転変動を打ち消すような値として求められる。尚、本実施の形態では、クランクポジションセンサ３３の出力信号で直前の気筒の燃焼時よりも角加速度が大きくなる気筒の燃料が減量される。このときの減量される燃料量は、直前の気筒の爆発で発生した角加速度の大きさと対象となる気筒の角加速度の大きさとの偏差に比例した値とする。このときの減量量をｘ’とすると、補正後の補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］は次式で表される。
【０１４５】
Ｑｃｙｎ［ｉ］←Ｑｃｙｎ［ｉ］−ｘ’
そして、複数回若しくは回転変動が一定の範囲内に収束するまでＱｃｙｎ［ｉ］の値が更新されたときの値を最終的な補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］とする。
【０１４６】
ステップＳ１１０では、補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］を絶対的な値から規制する（絶対値ガードをかける）。補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］が大きすぎたり、若しくは、小さすぎたりする場合には、気筒内の燃焼状態が不安定になる虞がある。そのため、所定の値以内に補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］がない場合には、一定の範囲で燃料噴射量の補正を行う。
【０１４７】
従って、通常燃焼時の補正量の範囲は、以下に示す範囲で行うようにする。
【０１４８】
ｙ’≦Ｑｃｙｎ［ｉ］≦ｚ’
ここで、所定値ｙ’及びｚ’は、実験により予め求めておき、ＲＯＭ３５２に記憶させておく。そして、補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］がｙ’未満の場合には、補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］にｙ’が代入される。一方、補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］がｚ’よりも大きな場合には、補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］にｚ’が代入される。
【０１４９】
ステップＳ１１１では、ステップＳ１０９及びステップＳ１１０で算出された通常燃焼時の補正値が記憶される。補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］は、バックアップＲＡＭ３５４に記憶される。
【０１５０】
ステップＳ１１２では、全気筒の補正値が読み込まれる。
【０１５１】
ステップＳ１１３では、何れかの気筒の補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］がステップＳ１０６の相対値ガードにかかっているか否か判定される。即ち、ステップＳ１０６で補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］にＱｃｙｎ［ｉ］−ａ又はＱｃｙｎ［ｉ］＋ｂの値が代入されているか否か判定される。ステップＳ１１３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１５へ進む。
【０１５２】
ステップＳ１１３では、何れかの気筒がステップＳ１０６の相対値ガードにかかっているか否か判定されるが、何れかの気筒が相対値ガードにかかっている場合には、その気筒ではまだ回転変動が残存している状態である。しかしながら、回転変動を抑制するために相対値ガードを超えて燃料噴射量を増減すると燃焼状態が不安定になる虞があるため、回転変動の原因となっている気筒のみを補正することは困難となる。ところで、一般に、吸入空気量を増量させると燃料が着火しやすくなる。従って、吸入空気量を増量させて全気筒の空燃比が大きくなるように制御することにより燃焼を安定させることができ、回転変動を抑制することができる。ここで、吸入空気の増量は、吸気絞り弁１３を開弁方向に制御することにより行われる。このように、相対値ガードにかかるまでは、空燃比を小さくしてフィルタ２０の床温の低下及び騒音の発生を抑制し、一方、相対値ガードにかかった場合には、空燃比を大きくして回転変動を抑制することが可能となる。
【０１５３】
ステップＳ１１３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１５へ進む。
【０１５４】
ステップＳ１１４では、空燃比が大きくされる。ＣＰＵ３５１は、吸気絞り弁１３を開弁方向に回動させて、吸入空気量を増量させる。吸気絞り弁１３を回動させる量は、予め定めておいた値を用いるか又は空燃比センサ等による空燃比のフィードバック制御によるものであっても良い。
【０１５５】
ステップＳ１１５では、何れかの気筒の補正量が一定の範囲内か否か判定される。ここで、ステップＳ１０６の相対値ガードの範囲内であっても、回転変動が残存している場合がある。このような場合には、継続して燃料の補正を行う必要があるが、一方で、回転変動が小さく燃焼が安定している場合には、空燃比を小さくすることにより、フィルタ２０の床温の維持及び騒音の低減が可能となる。
【０１５６】
ステップＳ１１５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１７へ進む。
【０１５７】
ステップＳ１１６では、現状の空燃比が維持される。
【０１５８】
ステップＳ１１７では、空燃比が小さくされる。ＣＰＵ３５１は、吸気絞り弁１３を閉弁方向に回動させて、吸入空気量を減少させる。吸気絞り弁１３を回動させる量は、予め定めておいた値を用いるか又は空燃比センサ等による空燃比のフィードバック制御によるものであっても良い。
【０１５９】
以上のように、ステップＳ１０３で補正可能条件が成立している場合には、気筒毎に燃料噴射量の補正が行われる。
【０１６０】
一方、ステップＳ１０３で補正可能条件が成立していない場合には、気筒間の補正量を学習させることはせずに、前回に補正が行われたときの値をそのまま用いて空燃比制御が行われる。
【０１６１】
ステップＳ１１８では、フィードバック制御が禁止される。
【０１６２】
ステップＳ１１９では、ステップＳ１１６と同様に全気筒の空気量を増減を行わず現状の吸入空気量が維持される。
【０１６３】
ステップＳ１２０では、低温燃焼が行われているか否か判定される。ステップＳ１２０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１２１へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１２２へ進む。
【０１６４】
ステップＳ１２１では、以前に低温燃焼が行われたときのステップＳ１０８で記憶された各気筒の燃料補正量が読み込まれ、この値に基づいて燃料噴射量の補正が行われる。
【０１６５】
ステップＳ１２２では、以前に通常燃焼が行われたときのステップＳ１１１で記憶された各気筒の燃料補正量が読み込まれ、この値に基づいた燃料噴射制御が行われる。
【０１６６】
このようにして、アイドル状態以外の運転状態であっても、通常燃焼と低温燃焼とで異なる値を用いて各気筒の燃料噴射量を補正することが可能となる。
【０１６７】
次に、図４中のステップＳ１０８で記憶された補正量を用いてアイドル状態以外の他の運転領域で低温燃焼中の燃料噴射量を補正する方法について詳述する。
【０１６８】
図６は、アイドル状態以外での燃料補正方法のフローを示したフローチャート図である。
【０１６９】
ステップＳ２０１では、低温燃焼時の目標燃料噴射量の算出が行われる。目標燃料噴射量は、機関回転数及び負荷と目標燃料噴射量との関係を予め求めてマップ化し、該マップにより求めることが可能である。ＣＰＵ３５１は、クランクポジションセンサ３３の出力信号（回転数）とアクセル開度センサ３６の出力信号（負荷）とをＲＯＭ３５２に記憶されているマップに代入して、低温燃焼時の目標空燃比を算出する。
【０１７０】
ステップＳ２０２では、反映係数が算出される。反映係数は、機関回転数と負荷とのマップにより求めることができる。ここで、燃焼状態はアイドル状態に近付くほど不安定になり易いため、アイドル状態では空燃比を大きくすることにより燃焼状態を安定させて回転変動が抑制される。しかし、高回転高負荷領域に近付くほどこのような制御の効果が減少し、また、空燃比を大きくすることで騒音が大きくなってしまう。このため、高回転高負荷領域に近付くほど、燃料の補正割合を減少させるような値を反映係数として用いる。
【０１７１】
ここで、図７は、回転数及び負荷と反映係数との関係の一例を示した図である。
【０１７２】
反映係数は、クランクポジションセンサ３３の出力信号（回転数）とアクセル開度（負荷）と反映係数との関係を実験により予め求めておきマップとしてＲＯＭ３５２に記憶させておく。ＣＰＵ３５１は、クランクポジションセンサ３３の出力信号（回転数）及びアクセル開度（負荷）をＲＯＭ３５２のマップへ代入して反映係数を算出する。
【０１７３】
ステップＳ２０３では、反映係数を反映させた目標燃料噴射量が算出される。
【０１７４】
目標燃料噴射量は、次式で表される。
【０１７５】
目標燃料噴射量＝ベースマップ値＋補正量×反映係数
ここで、ベースマップ値は、ステップＳ２０１で算出された目標燃料噴射量である。また、補正量は、図４及び図５のフローチャート図で算出された低温燃焼時の補正量Ｑｃｙｌｔ［ｉ］又は通常燃焼時の補正量Ｑｃｙｎ［ｉ］である。また、反映係数は、ステップＳ２０２で算出された値である。
【０１７６】
以上により、アイドル状態で算出された補正量に基づいて他の運転領域であっても燃料噴射量を補正することが可能となる。
【０１７７】
ここで、従来の内燃機関においては、低温燃焼時の燃料噴射量の過補正により燃焼状態が不安定になることを防止するために、低温燃焼時には燃料の補正を禁止していた。
【０１７８】
しかし、低温燃焼時であっても気筒間の燃焼状態の差異に起因した、アイドル振動、騒音、ドライバビリティの悪化等が発生していた。
【０１７９】
そこで、本実施の形態では、通常燃焼時と低温燃焼時とで燃料の補正値を別々に設定し、更に、低温燃焼時に燃料噴射量の過補正が生じないように通常燃焼時の補正量に基づいた最大補正量を定める。また、通常燃焼時の燃料噴射量の補正量に基づいて定めた最大補正量を超える量の補正が必要となった場合には、目標となる空燃比を大きくさせて、燃焼状態を安定させることが可能となる。
【０１８０】
このようにして、通常燃焼時と低温燃焼時とで補正量を別々に設定し、低温燃焼時の過補正による燃焼状態の悪化を抑制することができる。また、通常燃焼と低温燃焼とを切換えた直後であっても前回の夫々の燃焼時に求められた値を用いて燃料噴射量の補正を行うことができ、切換直後の排気エミッションの悪化を抑制することができる。更にアイドル時に求めた燃料噴射量の補正量に基づいて、他の運転領域であっても補正を行うことができ、補正量を求める時間を短縮することができる。
【０１８１】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関では、通常燃焼時と低温燃焼時とで燃料の補正値を別々に設定することができる。従って、各燃焼時に燃焼状態を安定させ回転変動を抑制することができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る内燃機関を適用するエンジンとその吸排気系とを併せ示す概略構成図である。
【図２】  （Ａ）は、パティキュレートフィルタの横方向断面を示す図である。（Ｂ）は、パティキュレートフィルタの縦方向断面を示す図である。
【図３】  ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】  本発明の実施の形態による燃料噴射量補正のフローを示すフローチャート図である。
【図５】  本発明の実施の形態による燃料噴射量補正のフローを示すフローチャート図である。
【図６】  本発明の実施の形態による燃料噴射量補正のフローを示すフローチャート図である。
【図７】  回転数及び負荷と反映係数との関係の一例を示した図である。
【符号の説明】
１・・・・エンジン
１ａ・・・クランクプーリ
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・コモンレール
４ａ・・・コモンレール圧センサ
５・・・・燃料供給管
６・・・・燃料ポンプ
６ａ・・・ポンププーリ
８・・・・吸気枝管
９・・・・吸気管
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
２０・・・パティキュレートフィルタ
２１・・・排気絞り弁
２４・・・排気温度センサ
２５・・・ＥＧＲ通路
２６・・・ＥＧＲ弁
２７・・・ＥＧＲクーラ
２８・・・還元剤噴射弁
２９・・・還元剤供給路
３１・・・遮断弁
３３・・・クランクポジションセンサ
３５・・・ＥＣＵ
３６・・・アクセル開度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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