(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒と、各気筒内にそれぞれ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、これら燃料噴射弁に燃料を分配するための共通の燃料分配手段と、排気通路に配置された触媒を備えた排気浄化装置とを具備する多気筒内燃機関であって、各気筒において、当該多気筒内燃機関を駆動するための燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する主噴射と、前記触媒に燃料を供給するために前記主噴射の後に該主噴射とは別個に燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する副噴射とを実行する多気筒内燃機関において、一つの気筒における主噴射の実行と他の気筒における副噴射の実行との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以上となるように主噴射または副噴射の実行時期を制御することを特徴とする多気筒内燃機関。
【請求項２】
複数の気筒と、各気筒内にそれぞれ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、これら燃料噴射弁に燃料を分配するための共通の燃料分配手段と、排気通路に配置された触媒を備えた排気浄化装置とを具備する多気筒内燃機関であって、各気筒において、当該多気筒内燃機関を駆動するための燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する主噴射と、前記触媒に燃料を供給するために前記主噴射の後に該主噴射とは別個に燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する副噴射とを実行する多気筒内燃機関において、一つの気筒における主噴射の実行と他の気筒における副噴射の実行との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以下であるとき、主噴射または副噴射により噴射される燃料量を増大することを特徴とする多気筒内燃機関。
【請求項３】
複数の気筒と、各気筒内にそれぞれ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、これら燃料噴射弁に燃料を分配するための共通の燃料分配手段と、排気通路に配置された触媒を備えた排気浄化装置とを具備する多気筒内燃機関であって、各気筒において、当該多気筒内燃機関を駆動するための燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する主噴射と、前記触媒に燃料を供給するために前記主噴射の後に該主噴射とは別個に燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する副噴射とを実行する多気筒内燃機関において、前記燃料分配手段内の燃圧を検出する圧力検出手段をさらに具備し、該圧力検出手段により検出された圧力に基づいて主噴射または副噴射の少なくとも一方の実行時期が決定され、前記圧力検出手段による検出の実行と主噴射または副噴射の実行との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以上となるように前記圧力検出手段による検出または主噴射あるいは副噴射の実行時期を制御することを特徴とする多気筒内燃機関。
【請求項４】
複数の気筒と、各気筒内にそれぞれ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、これら燃料噴射弁に燃料を分配するための共通の燃料分配手段と、排気通路に配置された触媒を備えた排気浄化装置とを具備する多気筒内燃機関であって、各気筒において、当該多気筒内燃機関を駆動するための燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する主噴射と、前記触媒に燃料を供給するために前記主噴射の後に該主噴射とは別個に燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する副噴射とを実行する多気筒内燃機関において、前記燃料分配手段内の燃圧を検出する圧力検出手段をさらに具備し、該圧力検出手段により検出された圧力に基づいて主噴射または副噴射の少なくとも一方の実行時期が決定され、前記圧力検出手段による検出の実行と主噴射または副噴射の実行との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以下であるとき、主噴射または副噴射により噴射される燃料量を増大することを特徴とする多気筒内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多気筒内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関から排出される窒素酸化物（以下、ＮＯX ）を浄化するための排気浄化装置が公知である。例えば、特開平６−１１７２２５号公報にはＮＯX を浄化するために、ＮＯX と炭化水素（以下、ＨＣ）とを触媒表面に吸着してＮＯX およびＨＣを活性化し、この活性化したＮＯX とＨＣとを反応させることによりＮＯX を浄化するＮＯX 選択還元触媒（以下、ＮＯX 触媒）を具備する排気浄化装置が開示されている。この排気浄化装置ではＨＣをＮＯX 触媒に供給するために、機関駆動用燃料を噴射するための主噴射とは別個に該主噴射後に副噴射を実行する。これら主噴射と副噴射とは同一の燃料噴射弁で実行される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公知の排気浄化装置では、各気筒に対応して取り付けられた燃料噴射弁は共通の燃料分配手段に接続されている。したがって一つの気筒における副噴射の実行と他の気筒における主噴射の実行との間の時間間隔が短いと、副噴射のみ或いは主噴射のみが実行されたときに比べて燃料分配手段内の圧力が小さくなる。このため副噴射および主噴射により各燃料噴射弁から所望量の燃料を気筒内に供給することができない。したがって本発明の目的は主噴射および副噴射により所望量の燃料を気筒内に供給することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために一番目の発明によれば、複数の気筒と、各気筒内にそれぞれ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、これら燃料噴射弁に燃料を分配するための共通の燃料分配手段と、排気通路に配置された触媒を備えた排気浄化装置とを具備する多気筒内燃機関であって、各気筒において、当該多気筒内燃機関を駆動するための燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する主噴射と、前記触媒に燃料を供給するために前記主噴射の後に該主噴射とは別個に燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する副噴射とを実行する多気筒内燃機関において、一つの気筒における主噴射の実行と他の気筒における副噴射の実行との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以上となるように主噴射または副噴射の実行時期を制御する。
【０００５】
上記課題を解決するために二番目の発明によれば、複数の気筒と、各気筒内にそれぞれ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、これら燃料噴射弁に燃料を分配するための共通の燃料分配手段と、排気通路に配置された触媒を備えた排気浄化装置とを具備する多気筒内燃機関であって、各気筒において、当該多気筒内燃機関を駆動するための燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する主噴射と、前記触媒に燃料を供給するために前記主噴射の後に該主噴射とは別個に燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する副噴射とを実行する多気筒内燃機関において、一つの気筒における主噴射の実行と他の気筒における副噴射の実行との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以下であるとき、主噴射または副噴射により噴射される燃料量を増大する。
【０００６】
上記課題を解決するために三番目の発明によれば、複数の気筒と、各気筒内にそれぞれ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、これら燃料噴射弁に燃料を分配するための共通の燃料分配手段と、排気通路に配置された触媒を備えた排気浄化装置とを具備する多気筒内燃機関であって、各気筒において、当該多気筒内燃機関を駆動するための燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する主噴射と、前記触媒に燃料を供給するために前記主噴射の後に該主噴射とは別個に燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する副噴射とを実行する多気筒内燃機関において、前記燃料分配手段内の燃圧を検出する圧力検出手段をさらに具備し、該圧力検出手段により検出された圧力に基づいて主噴射または副噴射の少なくとも一方の実行時期が決定され、前記圧力検出手段による検出の実行と主噴射または副噴射の実行との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以上となるように前記圧力検出手段による検出または主噴射あるいは副噴射の実行時期を制御する。
【０００７】
上記課題を解決するために四番目の発明によれば、複数の気筒と、各気筒内にそれぞれ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、これら燃料噴射弁に燃料を分配するための共通の燃料分配手段と、排気通路に配置された触媒を備えた排気浄化装置とを具備する多気筒内燃機関であって、各気筒において、当該多気筒内燃機関を駆動するための燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する主噴射と、前記触媒に燃料を供給するために前記主噴射の後に該主噴射とは別個に燃料を燃料噴射弁から気筒内に噴射する副噴射とを実行する多気筒内燃機関において、前記燃料分配手段内の燃圧を検出する圧力検出手段をさらに具備し、該圧力検出手段により検出された圧力に基づいて主噴射または副噴射の少なくとも一方の実行時期が決定され、前記圧力検出手段による検出の実行と主噴射または副噴射の実行との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以下であるとき、主噴射または副噴射により噴射される燃料量を増大する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に共通の内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。図１において、１は機関本体、♯１、♯２、♯３および♯４はそれぞれ機関本体１内に形成された第一気筒、第二気筒、第三気筒および第四気筒、２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄはそれぞれ対応する気筒♯１〜♯４内に機関駆動用燃料および排気ガス浄化用燃料を供給するための第一燃料噴射弁、第二燃料噴射弁、第三燃料噴射弁および第四燃料噴射弁、３は機関本体１に接続された吸気通路、４は吸気通路３に接続されたインテークマニホルドである。インテークマニホルド４には吸入空気量を算出するために吸入空気圧を検出する吸気圧センサ５が取り付けられる。また、本発明の内燃機関はクランク角を検出するクランク角センサ６を具備する。各燃料噴射弁２ａ〜２ｄはこれら燃料噴射弁２ａ〜２ｄに共通の燃料分配手段、すなわちコモンレール３０に接続される。コモンレール３０はポンプＰを介して燃料タンク３１に接続される。コモンレール３０内には燃料タンク３１により予め定められた圧力に加圧された燃料が蓄積される。また、コモンレール３０にはコモンレール３０内の燃料の圧力を検出するための圧力検出手段として燃圧センサ３２が取り付けられる。
【０００９】
第一気筒♯１、第二気筒♯２、第三気筒♯３および第四気筒♯４にはそれぞれ対応して第一排気枝管７ａ、第二排気枝管７ｂ、第三排気枝管７ｃおよび第四排気枝管７ｄが接続される。第一排気枝管７ａと第二排気枝管７ｂと第四排気枝管７ｄとは機関本体１の下流側の上流側合流部８において合流せしめられ、集合管９に接続される。集合管９と第三排気枝管７ｃとは上流側合流部８のさらに下流側の下流側合流部１０において合流せしめられる。なお、本明細書において『上流』および『下流』とは排気ガスの流れに沿った方向について用いられる用語である。
【００１０】
本発明の内燃機関は吸入される空気量を増大するために吸入空気を過給する過給機１１を具備する。過給機１１はインテークマニホルド４の上流側の吸気通路３に配置された吸気側タービンホイール１１ａと、下流側合流部１０の下流側の排気通路２０内に配置された排気側タービンホイール１１ｂとを具備する。本発明では各気筒から排出された排気ガスが合流する位置に排気側タービンホイール１１ｂが配置されているため、排気側タービンホイール１１ｂを通過する排気ガス量が多く、過給機１１の過給効果を最大限に維持することができる。
【００１１】
吸気側タービンホイール１１ａと排気側タービンホイール１１ｂとは一つのシャフト１１ｃにより互いに連結される。排気側タービンホイール１１ｂはこの排気側タービンホイール１１ｂの回転面と平行な方向から排気ガスを受けて回転せしめられ、回転面に対して垂直な方向へ向けて排気ガスを排出する。一方、吸気側タービンホイール１１ａは排気側タービンホイール１１ｂの回転に伴い回転せしめられ、この吸気側タービンホイール１１ａの回転面に対して垂直な方向から空気を引き込み、回転面と平行な方向へ向けて吸入空気を送りだす。
【００１２】
排気側タービンホイール１１ｂの下流側の排気通路２０には内燃機関から排出される窒素酸化物（以下、ＮＯX ）を浄化するための排気浄化触媒１２が配置される。本発明の排気浄化触媒１２は、ＮＯX と炭化水素（以下、ＨＣ）とを触媒表面に吸着してＮＯX およびＨＣを活性化し、この活性化したＮＯX とＨＣとを反応させることによりＮＯX を浄化するＮＯX 選択還元触媒（以下、ＮＯX 触媒）である。ＮＯX 触媒１２の上流端部分には該上流端部分の温度を検出する上流側温度センサ１３が配置され、ＮＯX 触媒１２の下流端部分には該下流側部分の温度を検出する下流側温度センサ１４が配置される。
【００１３】
第四排気枝管７ｄには排気ガスを吸入空気中に導入するための排気循環管１５が接続される。排気循環管１５の他端はインテークマニホルド４に接続される。排気循環管１５には吸入空気中への排気ガスの導入の有無を制御するための排気循環弁１６が配置される。排気循環弁１６は三方弁１７を介して吸引ポンプ１８および大気に連通される。排気循環弁１６は機関運転状態に応じて開閉制御される。三方弁１７により排気循環弁１６と大気とが連通せしめられると排気循環弁１６内に大気圧がかかり排気循環弁１６は閉弁せしめられる。一方、三方弁１７により排気循環弁１６と吸引ポンプ１８とが連通せしめられると排気循環弁１６内に負圧がかかり排気循環弁１６が開弁せしめられる。これにより排気ガスが吸入空気中に導入される。内燃機関において生成されるＮＯX 量は燃焼時の火炎伝播速度が大きいほど多くなる。また、ＮＯX 生成量は燃焼時の燃焼温度が高いほど多くなる。一方、不活性ガスは燃焼時の火炎伝播を緩慢にするため、燃焼時の火炎伝播速度は吸入空気中の不活性ガス量が多いほど小さくなる。また、不活性ガスは燃焼時の熱を吸収するため、燃焼時の燃焼温度は吸入空気中の不活性ガス量が多いほど低くなる。したがって不活性ガスであるＣＯ2 やＨ2 Ｏを含んだ排気ガスが吸入空気に導入されると、燃焼時の火炎伝播速度が小さくなり且つ燃焼時の燃焼温度が低く抑制されるため、燃焼に伴うＮＯX の生成が抑制される。
【００１４】
図１において制御装置（ＥＣＵ）４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１を介して相互に接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４２、ＲＯＭ（リードオンメモリ）４３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４４、Ｂ−ＲＡＭ（バックアップランダムアクセスメモリ）４５、入力ポート４６、出力ポート４７およびクロック発生器４８を具備する。吸気圧センサ５、上流側温度センサ１３、下流側温度センサ１４および燃圧センサ３２の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器４９を介して入力ポート４６に入力される。また、クランク角センサ６の出力電圧は直接入力ポート４６に入力される。一方、出力ポート４７はそれぞれ対応する駆動回路５０を介して各燃料噴射弁２ａ〜２ｄおよび三方弁１７に接続される。
【００１５】
次に本発明に共通の内燃機関の作動について説明する。初めに各気筒♯１〜♯４の圧縮行程の予め定められたクランク角度（以下、燃圧検出時期）においてコモンレール３０内の燃圧が燃圧センサ３２により検出される。なお、本願において各気筒におけるクランク角度零度は各気筒における排気上死点である。次に圧縮上死点の直前において予噴射（図２の符号Ａ）が実行される。予噴射は気筒内において生成されるＮＯX 量の低減および気筒において生じる騒音の低減のために実行される噴射である。次に予噴射により供給された燃料が着火した後の圧縮上死点付近の予め定められたクランク角度（以下、主噴射時期）において主噴射（図２の符号Ｂ）が実行される。主噴射は機関駆動のために実行される噴射である。なお、各気筒における予噴射および主噴射は第一気筒♯１、第三気筒♯３、第四気筒♯４、第二気筒♯２の順で実行される。また、予噴射により各燃料噴射弁から噴射すべき燃料量は予め定められた量に設定される。一方、主噴射により各燃料噴射弁から噴射すべき燃料量はアクセルペダル（図示せず）の踏込量に基づいて決定される。また、予噴射および主噴射により各燃料噴射弁から噴射すべき燃料量を供給するために各燃料噴射弁を開弁する開弁時間はコモンレール３０内の燃圧に基づいて決定される。
【００１６】
次に本発明では排気循環弁１６が開弁しているときには第三気筒♯３における主噴射実行後に該主噴射とは別個に第三気筒♯３の膨張行程または排気行程（以下、副噴射時期）において副噴射（図２の符号Ｃ）を実行する。一方、排気循環弁１６が閉弁しているときには各気筒♯１〜♯４における主噴射の実行後に該主噴射とは別個に各気筒♯１〜♯４の膨張行程または排気行程において副噴射を実行する。副噴射により各燃料噴射弁２ａ〜２ｃから供給された排気ガス浄化用のＨＣ（以下、浄化用ＨＣ）は排気ガスによりＮＯX 触媒１２に到達せしめられる。排気ガス中のＮＯX は供給された浄化用ＨＣの還元作用によりＮＯX 触媒１２において浄化される。なお、副噴射の実行時期は各気筒♯１〜♯４内の温度およびコモンレール３０内の燃圧に基づいて決定される。また、副噴射により各燃料噴射弁から噴射すべき燃料量は吸気圧センサ５およびクランク角センサ６の出力から推定したＮＯX 量と、上流側温度センサ１３および下流側温度センサ１４の出力とに基づいて決定される。また、副噴射により各燃料噴射弁２ａ〜２ｄから噴射すべき燃料量を供給するために各燃料噴射弁２ａ〜２ｄを開弁する開弁時間はコモンレール３０内の燃圧に基づいて決定される。なお、図２は排気循環弁が閉弁しているときにおける内燃機関の作動を示す。
【００１７】
次に本発明の第一実施形態の排気浄化装置の作動を説明する。なお、以下の説明において、『或る気筒』を『先行気筒』と、『先行気筒において実行される主噴射』を『先行気筒主噴射』と、『先行気筒主噴射を実行する時期』を『先行気筒主噴射時期』と、『先行気筒主噴射が実行される気筒と同一の気筒において実行される副噴射』を『先行気筒副噴射』と、『先行気筒副噴射を実行する時期』を『先行気筒副噴射時期』という。また、『先行気筒における燃焼行程に続いて燃焼行程が行われる気筒』を『後続気筒』と、『後続気筒において実行される主噴射』を『後続気筒主噴射』と、『後続気筒主噴射を実行する時期』を『後続気筒主噴射時期』と、『後続気筒主噴射が実行される気筒と同一の気筒において実行される副噴射』を『後続気筒副噴射』と、『後続気筒副噴射を実行する時期』を『後続気筒副噴射時期』という。
【００１８】
第一実施形態では先行気筒副噴射時期と後続気筒主噴射時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔より短いときには、前記先行気筒副噴射時期を変更する。詳細には後続気筒主噴射の後に先行気筒副噴射が実行される予定であるときに後続気筒主噴射時期と先行気筒副噴射時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔より短い場合には、先行気筒副噴射時期を後続気筒主噴射時期より前記予め定められた時間間隔だけ遅らせる。しかしながら、先行気筒副噴射時期を遅らせると吸気行程において先行気筒副噴射が実行されてしまう場合には、先行気筒副噴射時期を後続気筒主噴射時期より前記予め定められた時間間隔だけ早くする。
【００１９】
一方、後続気筒主噴射の前に先行気筒副噴射が実行される予定であるときに先行気筒副噴射時期と後続気筒主噴射時期との間の時間間隔が前記予め定められた時間間隔より短い場合には、先行気筒副噴射時期を後続気筒主噴射時期より早める。しかしながら、先行気筒副噴射時期を早めると先行気筒副噴射時期と先行気筒主噴射時期との間の時間間隔が前記予め定められた時間間隔より短くなる場合には、先行気筒副噴射時期を後続気筒主噴射時期より前記予め定められた時間間隔だけ遅くする。なお、本願では予め定められた時間間隔は主噴射または副噴射が実行されたときに低下したコモンレール内の燃圧が予め定められた燃圧に戻るのに要する時間に設定される。
したがって第一実施形態によればコモンレール内の燃圧が予め定められた圧力以下に低下することが抑制される。このため主噴射および副噴射により所望量の燃料を各燃料噴射弁から各気筒に噴射することができる。
【００２０】
図３および図４のフローチャートを参照して第一実施形態の排気浄化装置の作動を詳細に説明する。なお、以下の説明においてｎは先行気筒、ｍは後続気筒の気筒番号を示す。
初めに図２のステップＳ１１０において排気循環弁１６が開弁しているか否かを判別する。ステップＳ１１０において排気循環弁１６が開弁していると判別すると、ステップＳ１１２に進んで各データの気筒表示用添字ｎに３をセットし、図３のステップＳ１２５に進む。一方、ステップＳ１１０において排気循環弁１６が閉弁していると判別すると、ステップＳ１１４に進む。
ステップＳ１１４ではｎが１である（ｎ＝１）か否かを判別する。ｎ＝１であると判別すると、ステップＳ１１２に進んでｎに３をセットし、図３のステップＳ１２５に進む。一方、ステップＳ１１４においてｎ≠１であると判別すると、ステップＳ１１６に進む。
【００２１】
ステップＳ１１６ではｎが３である（ｎ＝３）か否かを判別する。ステップＳ１１６においてｎ＝３であると判別すると、ステップＳ１１８に進んでｎに４を、気筒表示用添字ｍに３をセットし、図３のステップＳ１２５に進む。一方、ステップＳ１１６においてｎ≠３であると判別すると、ステップＳ１２０に進む。
ステップＳ１２０ではｎが４である（ｎ＝４）か否かを判別する。ステップＳ１２０においてｎ＝４であると判別すると、ステップＳ１２２に進んでｎに２を、ｍに４をセットし、図３のステップＳ１２５に進む。一方、ステップＳ１２０においてｎ≠４であると判別すると、ステップＳ１２４に進んでｎに１を、ｍに２をセットし、図３のステップＳ１２５に進む。
【００２２】
図３のステップＳ１２５では、第ｎ気筒内の温度Ｔｎ、ＮＯX 触媒１２の上流端部分の温度Ｔｕ、ＮＯX 触媒１２の下流端部分の温度Ｔｄ、第ｍ気筒における燃料噴射弁の開弁時間算出用のコモンレール３０内の燃圧Ｐｃｍ、インテークマニホルド４内の吸気圧力Ｐｉおよびクランク角度ＣＡを検出し、ステップＳ１２６に進む。
ステップＳ１２６ではステップＳ１２５において検出したデータに基づいて第ｎ気筒における副噴射により燃料噴射弁から噴射すべき燃料量ＦＳｎおよび第ｎ気筒における副噴射時期（先行気筒副噴射時期）ｔＳｎを算出し、ステップＳ１２８に進む。
ステップＳ１２８では他のルーチン（図示せず）により算出した第ｎ気筒における主噴射時期（先行気筒主噴射時期）ｔＭｎおよび第ｍ気筒における主噴射時期（後続気筒主噴射時期）ｔＭｍを読み込み、ステップＳ１３０に進む。
【００２３】
ステップＳ１３０では第ｎ気筒における副噴射時期（先行気筒副噴射時期）ｔＳｎと第ｍ気筒における主噴射時期（後続気筒主噴射時期）との間の時間間隔｜ｔＳｎ−ｔＭｍ｜が予め定められた時間間隔α以上（｜ｔＳｎ−ｔＭｍ｜≧α）であるか否かを判別する。
ステップＳ１３０において｜ｔＳｎ−ｔＭｍ｜≧αであると判別したときには、後続気筒主噴射後に先行気筒副噴射が実行されるとき或いは先行気筒副噴射後に後続気筒主噴射が実行されるときにコモンレール内の燃圧が予め定められた燃圧以上に維持されていると判断し、ステップＳ１３２に進んでステップＳ１２６において算出したｔＳｎを先行気筒副噴射時期としてセットし、処理を終了する。一方、ステップＳ１３０において｜ｔＳｎ−ｔＭｍ｜＜αであると判別したときには、後続気筒主噴射後に先行気筒副噴射が実行されるとき或いは先行気筒副噴射後に後続気筒主噴射が実行されるときにコモンレール内の燃圧が予め定められた燃圧より低く、後続気筒主噴射および先行気筒副噴射により所望の燃料量が噴射できないと判断し、ステップＳ１３４に進む。
【００２４】
ステップＳ１３４ではｔＳｎがｔＭｍ以上（ｔＳｎ≧ｔＭｍ）であるか否かを判別する。すなわちステップＳ１３４によれば先行気筒副噴射が後続気筒主噴射の後に実行されるか否かが判別される。ステップＳ１３４においてｔＳｎ≧ｔＭｍであると判別したときには、先行気筒副噴射が後続気筒主噴射の後に実行されると判断し、ステップＳ１３６に進む。一方、ステップＳ１３４においてｔＳｎ＜ｔＭｍであると判別したときには、先行気筒副噴射が後続気筒主噴射の前に実行されると判断し、ステップＳ１４２に進む。
【００２５】
ステップＳ１３６ではｔＭｍにαを加えた値が第ｎ気筒におけるクランク角度７２０度以下（ｔＭｍ＋α≦７２０°）であるか否かを判別する。すなわちステップＳ１３６によれば先行気筒副噴射時期を遅らせたときに先行気筒副噴射時期が吸気行程にあるか否かが判別される。ステップＳ１３６においてｔＭｍ＋α≦７２０°であると判別したときには、遅らせた先行気筒副噴射時期が吸気行程にないと判断し、ステップＳ１３８に進んで先行気筒副噴射時期としてｔＳｎにｔＭｍ＋αをセットして先行気筒副噴射時期を遅らせ、処理を終了する。一方、ステップＳ１３６においてｔＭｍ＋α＞７２０°であると判別したときには、遅らせた先行気筒副噴射時期が吸気行程にあると判断し、ステップＳ１４０に進んで先行気筒副噴射時期としてｔＳｎにｔＭｍ−αをセットして先行気筒副噴射時期を早め、処理を終了する。
【００２６】
ステップＳ１４２ではｔＭｍからαを引いた値からｔＭｎを引いた値が予め定められた時間間隔α以上｛（ｔＭｍ−α）−ｔＭｎ≧α｝であるか否かを判別する。すなわちステップＳ１４２によれば先行気筒副噴射時期を早めたときに先行気筒主噴射時期と該先行気筒副噴射時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以上であるか否かが判別される。ステップＳ１４２において（ｔＭｍ−α）−ｔＭｎ≧αであると判別したときには、早めた先行気筒副噴射時期と先行気筒主噴射時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以上であると判断し、ステップＳ１４４に進んで先行気筒副噴射時期としてｔＳｎにｔＭｍ−αをセットして先行気筒副噴射時期を早め、処理を終了する。ステップＳ１４２において（ｔＭｍ−α）−ｔＭｎ＜αであると判別したときには、早めた先行気筒副噴射時期と先行気筒主噴射時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔より短いと判断し、ステップＳ１４６に進んで先行気筒副噴射時期としてｔＳｎにｔＭｍ＋αをセットして先行気筒副噴射時期を遅らせ、処理を終了する。
【００２７】
なお、第一実施形態では副噴射を実行する時期を変更したが、主噴射を実行する時期を変更したり、主噴射を実行する時期および副噴射を実行する時期を変更してもよい。
【００２８】
ところで副噴射が実行されたとき、コモンレール内の燃圧が低下する。また、第一実施形態では予噴射、主噴射および副噴射により各燃料噴射弁から噴射すべき燃料量を供給するために各燃料噴射弁を開弁する開弁時間はコモンレール内の燃圧に基づいて決定される。したがって第一実施形態において先行気筒副噴射時期と後続気筒における燃料噴射弁の開弁時間を算出するためにコモンレール内の燃圧を検出する時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔より短いときには、噴射すべき燃料量を供給するのに必要な開弁時間を正確に算出することができない。したがって第二実施形態の目的は、第一実施形態の目的に加えて、噴射すべき燃料量を供給するのに必要な開弁時間を正確に算出することにある。
【００２９】
第二実施形態の内燃機関の排気浄化装置を説明する。なお、以下の説明において、『後続気筒における燃料噴射弁の開弁時間を算出するためにコモンレール内の燃圧を検出すること』を『後続気筒燃圧検出』と、『後続気筒燃圧検出を実行する時期』を『後続気筒燃圧検出時期』という。
第二実施形態では先行気筒副噴射時期と後続気筒燃圧検出時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔より短いときには、先行気筒副噴射時期を変更する。詳細には後続気筒燃圧検出の後に先行気筒副噴射が実行される予定であるときに後続気筒燃圧検出時期と先行気筒副噴射時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔より短い場合には、先行気筒副噴射時期を後続気筒燃圧検出時期より前記予め定められた時間間隔だけ遅らせる。しかしながら、先行気筒副噴射時期を遅らせると吸気行程において該先行気筒副噴射が実行されてしまう場合には、先行気筒副噴射時期を後続気筒燃圧検出時期より前記予め定められた時間間隔だけ早くする。
【００３０】
一方、後続気筒燃圧検出の前に先行気筒副噴射が実行される予定であるときに後続気筒燃圧検出時期と先行気筒副噴射時期との間の時間間隔が前記予め定められた時間間隔より短い場合には、先行気筒副噴射時期を後続気筒燃圧検出時期より早める。しかしながら、先行気筒副噴射時期を早めると先行気筒副噴射時期と先行気筒主噴射時期との間の時間間隔が前記予め定められた時間間隔より短くなる場合には、先行気筒副噴射時期を後続気筒燃圧検出時期より前記予め定められた時間間隔だけ遅くする。
【００３１】
したがって第二実施形態によればコモンレール内の燃圧を検出するときに副噴射によりコモンレール内の燃圧が低下していることが抑制される。このため噴射すべき燃料量を供給するのに必要な開弁時間が正確に算出できる。
【００３２】
図５および図６のフローチャートを参照して第二実施形態の排気浄化装置の作動を詳細に説明する。なお、ステップＳ２１０〜ステップＳ２２６は第一実施形態のステップＳ１１０〜ステップＳ１２６に対応するため、説明は省略する。
ステップＳ２２８では他のルーチン（図示せず）により算出した第ｎ気筒における主噴射時期（先行気筒主噴射時期）ｔＭｎを読み込み、ステップＳ２３０に進む。
ステップＳ２３０では第ｎ気筒における副噴射時期（先行気筒副噴射時期）ｔＳｎと第ｍ気筒に対応した燃料噴射弁の開弁時間を算出するためにコモンレール内の燃圧を検出する時期（後続気筒燃圧検出時期）ｔＰｃｍとの間の時間間隔｜ｔＳｎ−ｔＰｃｍ｜が予め定められた時間間隔α以上（｜ｔＳｎ−ｔＰｃｍ｜≧α）であるか否かを判別する。
【００３３】
ステップＳ２３０において｜ｔＳｎ−ｔＰｃｍ｜≧αであると判別されたときには、後続気筒燃圧検出後に先行気筒副噴射が実行されるとき或いは先行気筒副噴射後に後続気筒燃圧検出が実行されるときにコモンレール内の燃圧が予め定められた燃圧以上に維持されていると判断し、ステップＳ２３２に進んでステップＳ２２６において算出された先行気筒副噴射時期としてｔＳｎをセットし、処理を終了する。一方、ステップＳ２３０において｜ｔＳｎ−ｔＰｃｍ｜＜αであると判別されたときには、後続気筒燃圧検出後に先行気筒副噴射が実行されるとき或いは先行気筒副噴射後に後続気筒燃圧検出が実行されるときにコモンレール内の燃圧が予め定められた燃圧より低く、有効な燃圧が検出されないと判断し、ステップＳ２３４に進む。
【００３４】
ステップＳ２３４ではｔＳｎがｔＰｃｍ以上（ｔＳｎ≧ｔＰｃｍ）であるか否かを判別する。したがってステップＳ２３４によれば先行気筒副噴射が後続気筒燃圧検出の後に実行されるか否かが判別される。ステップＳ２３４においてｔＳｎ≧ｔＰｃｍであると判別したときには、先行気筒副噴射が後続気筒燃圧検出の後に実行されると判断し、ステップＳ２３６に進む。一方、ステップＳ２３４においてｔＳｎ＜ｔＰｃｍであると判別したときには、先行気筒副噴射が後続気筒燃圧検出の前に実行されると判断し、ステップＳ２４２に進む。
【００３５】
ステップＳ２３６ではｔＰｃｍにαを加えた値が第ｎ気筒におけるクランク角度７２０度以下（ｔＰｃｍ＋α≦７２０°）であるか否かを判別する。すなわちステップＳ２３６によれば先行気筒副噴射時期を遅らせたときに先行気筒副噴射時期が吸気行程にあるか否かが判別される。ステップＳ２３６においてｔＰｃｍ＋α≦７２０°であると判別したときには、遅らせた先行気筒副噴射時期が吸気行程にないと判断し、ステップＳ２３８に進んで先行気筒副噴射時期としてｔＳｎにｔＰｃｍ＋αをセットして先行気筒副噴射時期を遅らせ、処理を終了する。一方、ステップＳ２３６においてｔＰｃｍ＋α＞７２０°であると判別したときには、遅らせた先行気筒副噴射時期が吸気行程にあると判断し、ステップＳ２４０に進んで先行気筒副噴射時期としてｔＳｎにｔＰｃｍ−αをセットして先行気筒副噴射時期を早め、処理を終了する。
【００３６】
ステップＳ２４２ではｔＰｃｍからαを引いた値からｔＭｎを引いた値が予め定められた時間間隔α以上｛（ｔＰｃｍ−α）−ｔＭｎ≧α｝であるか否かを判別する。したがってステップＳ２４２によれば先行気筒副噴射時期を早めたときに先行気筒副噴射時期と先行気筒主噴射時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以上であるか否かが判別される。ステップＳ２４２において（ｔＰｃｍ−α）−ｔＭｎ≧αであると判別されたときには、早めた先行気筒副噴射時期と先行気筒主噴射時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔以上であると判断し、ステップＳ２４４に進んで先行気筒副噴射時期としてｔＳｎにｔＰｃｍ−αをセットして先行気筒副噴射時期を早め、処理を終了する。ステップＳ２４２において（ｔＰｃｍ−α）−ｔＭｎ＜αであると判別したときには、早めた先行気筒副噴射時期と先行気筒主噴射時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔より短いと判断し、ステップＳ２４６に進んで先行気筒副噴射時期としてｔＳｎにｔＰｃｍ＋αをセットして先行気筒副噴射時期を遅らせ、処理を終了する。
【００３７】
なお、第二実施形態では副噴射を実行する時期を変更したが、燃圧を検出する時期を変更したり、燃圧を検出する時期および副噴射を実行する時期を変更してもよい。
【００３８】
ところで副噴射により気筒内に噴射された燃料は気筒内の熱により熱分解される。ＮＯX 触媒におけるＮＯX 浄化率は触媒温度と燃料の熱分解の度合いとに依存する。また、燃料の熱分解の度合いは気筒内の温度、すなわち副噴射時期に依存する。したがってＮＯX 触媒における浄化作用を最適に維持するためには副噴射時期が重要である。しかしながら、第一実施形態および第二実施形態のように副噴射時期を変更すると、適切に熱分解された燃料を得ることができない可能性がある。したがって第三実施形態の目的は副噴射時期を変更することなく、主噴射および副噴射により所望量の燃料を気筒内に供給することにある。
【００３９】
本発明の第三実施形態の排気浄化装置の作動を説明する。第三実施形態では先行気筒副噴射時期と後続気筒主噴射時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔より短いときには後続気筒主噴射および先行気筒副噴射により噴射すべき燃料量を増大する。
したがって第三実施形態によれば副噴射時期を変更することなく、主噴射および副噴射により所望量の燃料を気筒内に供給できる。
【００４０】
図７および図８のフローチャートを参照して第三実施形態の排気浄化装置の作動を詳細に説明する。なお、ステップＳ３１０〜ステップＳ３２６は第一実施形態のステップＳ１１０〜ステップＳ１２６に対応するため、説明は省略する。
ステップＳ３２８ではステップＳ３２６において算出された第ｎ気筒における副噴射時期（先行気筒副噴射時期）ｔＳｎをセットし、ステップＳ３３０に進む。
ステップＳ３３０では他のルーチン（図示せず）において算出された第ｎ気筒における主噴射時期（後続気筒主噴射時期）ｔＭｍを読み込み、ステップＳ３３２に進む。
ステップＳ３３２では第ｎ気筒における副噴射時期（先行気筒副噴射時期）ｔＳｎと第ｍ気筒における主噴射時期（後続気筒主噴射時期）ｔＭｍとの間の時間間隔｜ｔＳｎ−ｔＭｍ｜が予め定められた時間間隔α以上（｜ｔＳｎ−ｔＭｍ｜≧α）であるか否かを判別する。
【００４１】
ステップＳ３３２において｜ｔＳｎ−ｔＭｍ｜≧αであると判別したときには、後続気筒主噴射後に先行気筒副噴射が実行されるとき或いは先行気筒副噴射後に後続気筒主噴射が実行されるときにコモンレール内の燃圧が予め定められた燃圧以上に維持されていると判断し、処理を終了する。一方、ステップＳ３３２において｜ｔＳｎ−ｔＭｍ｜＜αであると判別したときには、後続気筒主噴射後に先行気筒副噴射が実行されるとき或いは先行気筒副噴射後に後続気筒主噴射が実行されるときにコモンレール内の燃圧が予め定められた燃圧より低く、後続気筒主噴射および先行気筒副噴射により所望の燃料量が噴射できないと判断し、ステップＳ３３４に進む。
【００４２】
ステップＳ３３４ではＦＭｍに予め定められた第一の値Ｋ１を掛けた値をＦＭｍにセットして後続気筒主噴射により噴射すべき燃料量を増大し、ＦＳｎに予め定められた第二の値Ｋ２を掛けた値をＦＳｎにセットして先行気筒副噴射により噴射すべき燃料量を増大し、処理を終了する。
なお、噴射すべき燃料量を増大する手段としては燃料噴射弁の開弁時間を増大することや、コモンレール内の燃圧を増大することが考えられる。
【００４３】
ところで副噴射が実行されたときはコモンレール内の燃圧が低下する。また、第三実施形態では予噴射、主噴射および副噴射により各燃料噴射弁から噴射すべき燃料量を供給するために各燃料噴射弁を開弁する開弁時間はコモンレール内の燃圧に基づいて決定される。したがって第三実施形態において後続気筒燃圧検出時期と先行気筒副噴射時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔より短いときには、噴射すべき燃料量を供給するのに必要な開弁時間を正確に算出することができない。したがって第四実施形態の目的は、第三実施形態の目的に加えて、噴射すべき燃料量を供給するのに必要な開弁時間を正確に算出することにある。
【００４４】
本発明の第四実施形態の排気浄化装置の作動を説明する。第四実施形態では先行気筒副噴射時期と後続気筒燃圧検出時期との間の時間間隔が予め定められた時間間隔より短いときには、検出された燃圧を増大する。
したがって第四実施形態によれば副噴射時期を変更することなく、噴射すべき燃料量を供給するのに必要な開弁時間を正確に算出できる。
【００４５】
図９および図１０のフローチャートを参照して第四実施形態の排気浄化装置の作動を詳細に説明する。なおステップＳ４１０〜ステップＳ４２６は第一実施形態のステップＳ１１０〜ステップＳ１２６に対応するため、説明は省略する。
ステップＳ４２８ではステップＳ４２６において算出された第ｎ気筒における副噴射時期（先行気筒気筒副噴射時期）ｔＳｎをセットし、ステップＳ４３２に進む。
ステップＳ４３２では先行気筒副噴射時期ｔＳｎと後続気筒燃圧検出時期ｔＰｃｍとの間の時間間隔｜ｔＳｎ−ｔＰｃｍ｜が予め定められた時間間隔α以上（｜ｔＳｎ−ｔＰｃｍ｜≧α）であるか否かを判別する。
ステップＳ４３２において｜ｔＳｎ−ｔＰｃｍ｜≧αであると判別したときには、先行気筒副噴射が実行されるとき或いは後続気筒燃圧検出が実行されるときにコモンレール内の燃圧が予め定められた燃圧以上に維持されていると判断し、処理を終了する。一方、ステップＳ４３２において｜ｔＳｎ−ｔＰｃｍ｜＜αであると判別したときには、先行気筒副噴射が実行されるとき或いは後続気筒燃圧検出が実行されるときにコモンレール内の燃圧が予め定められた燃圧より低く、有効な燃圧が検出できないと判断し、ステップＳ４３４に進む。
ステップＳ４３４ではＰｃｍに予め定められた第三の値Ｋ３を掛けた値を後続気筒燃圧としてＰｃｍにセットして後続気筒燃圧を増大し、処理を終了する。
【００４６】
なお、燃料噴射弁から噴射される燃料量を正確に制御するために、本発明の第一実施形態から第四実施形態を組み合わせることも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
一番目から四番目の発明によれば、燃料噴射弁から各気筒内に所望量の燃料を正確に噴射することができる。
さらに二番目および四番目の発明によれば、副噴射の実行時期を変更することなく、燃料噴射弁から各気筒内に所望量の燃料を正確に噴射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に共通の内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の予噴射、主噴射および副噴射の噴射時期を説明する図である。
【図３】第一実施形態の排気浄化装置の作動のフローチャートの一部である。
【図４】第一実施形態の排気浄化装置の作動のフローチャートの一部である。
【図５】第二実施形態の排気浄化装置の作動のフローチャートの一部である。
【図６】第二実施形態の排気浄化装置の作動のフローチャートの一部である。
【図７】第三実施形態の排気浄化装置の作動のフローチャートの一部である。
【図８】第三実施形態の排気浄化装置の作動のフローチャートの一部である。
【図９】第四実施形態の排気浄化装置の作動のフローチャートの一部である。
【図１０】第四実施形態の排気浄化装置の作動のフローチャートの一部である。
【符号の説明】
１…機関本体
７ａ…第一排気枝管
７ｂ…第二排気枝管
７ｃ…第三排気枝管
７ｄ…第四排気枝管
９…集合管
１１…過給機
１１ａ…吸気側タービンホイール
１１ｂ…排気側タービンホイール
１２…ＮＯX 触媒
１５…排気循環管
１６…排気循環弁
１７…三方弁
２０…排気通路
３０…コモンレール
３２…燃圧センサ
【図１】
0003829429.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003829429.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003829429.tif 000008
【図８】
0003829429.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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