(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系にＮＯｘ還元触媒を設けると共に、該内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段の検出値を入力して、ピストンの圧縮行程上死点後に主噴射とは別の副噴射を行うことによって、前記ＮＯｘ還元触媒へ還元剤を供給する内燃機関において、前記運転状態検出手段の検出値から、副噴射実行領域内か副噴射非実行領域内かを判断して、副噴射非実行領域から副噴射実行領域に移行して副噴射を開始する際に、副噴射タイミングを副噴射開始直後の副噴射タイミングの初期値から徐々に遅らせる制御を行う噴射制御手段を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記噴射制御手段は、前記運転状態検出手段の検出値から副噴射タイミングの目標値を算定し、該目標値から進角した所定の副噴射タイミングの初期値から副噴射を開始し、副噴射開始後は副噴射タイミングを徐々に遅角させて副噴射タイミングの前記目標値に一致させる制御を行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記噴射制御手段は、副噴射開始直後の副噴射タイミングを徐々に遅らせると共に、主噴射の燃料量を徐々に減少することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記噴射制御手段は、副噴射開始して副噴射タイミングを前記副噴射タイミングの目標値に一致させた後も、前記運転状態検出手段の検出値から副噴射タイミングの目標値を算定して、内燃機関の運転状態の変化によって変化してくる前記算定された副噴射タイミングの目標値に副噴射タイミングを追従させるように制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを低減するために、その排気ガス通路に触媒を設けると共に、シリンダ内に主噴射とは別に副噴射を行って還元剤を触媒に供給して排気ガス中のＮＯｘを浄化する内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンや一部のガソリンエンジン等の内燃機関では、図１に示すように、触媒３をエンジン１の排気通路２に設けて、この触媒３の還元の促進作用を利用して排気ガスＧ中のＮＯｘ（窒素酸化物）等を還元除去して清浄化している。
【０００３】
そして、この触媒を利用してＮＯｘを還元除去する場合には、燃料（炭化水素：ＨＣ）等の還元剤を排気ガス中に混入させることが必要であり、この還元剤を、図２に示すようなタイミングで燃料噴射弁からシリンダ内に主噴射とは別に副噴射を行って供給している。この還元剤供給方法としては、この筒内副噴射の方法とは別に、排気管に設けた還元剤供給装置により排気管内に還元剤を噴射する方法等がある。
【０００４】
これらの還元剤を含む排気ガスＧが、触媒３に触れると、これら還元剤とＮＯｘとの間の化学反応が促進されて、ＮＯｘが還元されてＮ2 となり排気ガスＧが浄化されて、浄化済排気ガスＧｃとなる。
【０００５】
しかしながら、これらのＮＯｘの浄化用触媒の触媒活性は、図６に示すように、ＮＯｘを浄化する能力を示す浄化率（転化率）Ｒは排気ガスＧの触媒温度（又は触媒入口の排気ガス温度）Ｔによって大きく変化し、浄化率Ｒの高い範囲が限定されていて、温度ウインドと呼ばれている触媒活性温度範囲ＴＯでは効率良くＮＯｘを浄化できるが、この触媒活性温度範囲ＴＯ以外では還元剤を供給しても効果的な反応が起きず、ＮＯｘを浄化できないという性質がある。
【０００６】
この触媒の温度依存性は、触媒の種類によって異なるが、一例をあげると、図６のＣｕを含有するＮＯｘ浄化触媒では４００℃から５５０℃が触媒活性温度範囲ＴＯである。また、Ｐｔを担持したＮＯｘ浄化触媒では２５０℃前後で浄化率が最大値のピークになっており、その前後２００℃〜３００℃の温度範囲が触媒反応の有効な触媒活性温度範囲ＴＯとなっている。
【０００７】
また、浄化率Ｒの低い触媒活性温度範囲ＴＯの外で還元剤のＨＣを供給すると、液状のＨＣが触媒表面に付着して、触媒作用を妨げるという被毒の問題もあるので、触媒が活性化している状態の時に適量の還元剤をタイミング良く供給することが重要になる
【０００８】
また、一方で、負荷Ｑと回転速度Ｎｅ等のエンジンの運転状態によって、ＮＯｘの生成量が変化し、また、触媒温度Ｔや排気ガス温度も変化するので、必要とされる還元剤の供給時期や供給量が異なってくる。この還元剤供給とエンジンの負荷Ｑと回転速度Ｎｅとの関係の一例を図７に示す。領域Ａの副噴射実行領域が還元剤を供給する範囲である。
【０００９】
この筒内副噴射のタイミングは、主噴射との関係があり、この副噴射タイミングを遅くして、排気行程において副噴射をすると、次の吸入行程に副噴射の燃料の一部分が入り込み、主燃焼に使用される燃料が多くなるのでエンジントルクの増加が生じる。この副噴射によるトルク増は、図８に示すように、下死点ＢＤＣ以降は副噴射タイミングΘが遅くなる程急激に大きくなる。
【００１０】
図８には、副噴射のタイミングΘと、トータルＨＣ量（主噴射量＋副噴射量）と副噴射によるトルク増ＱＳと、全体のトルクが一定の時のトータルの燃費の関係の試験結果を示してある。
この図８に示すように、トータルの燃費は下死点ＢＤＣ以降で良くなる傾向を示しており、全体を勘案するとＡＴＤＣ（上死点通過後）２５０〜３００度の範囲Ｘで目標副噴射タイミングΘを設定するのが好ましく、この範囲に設定されることが多い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の目標副噴射タイミングΘは、エンジン１が定常運転状態にある時に合わせた副噴射タイミングΘであり、従来技術においては、原則として、エンジン１の運転状態Ｑ、Ｎｅによって一義的に決められている。
そのため、副噴射実行領域Ａ内の状態にある運転状態では問題は無いが、図７に示すような副噴射非実行領域Ｂから副噴射実行領域Ａに突入する過渡期Ｃにおいて急激なトルク変動が発生するという問題が発生する。
【００１２】
これを図９のタイミングチャートで説明すると、目標のトルクＱＴにするために、ｔ０〜ｔ１の期間で主噴射の噴射量ＶＭを増加すると、ＮＯｘが増加し、かつ、触媒温度Ｔが触媒活性温度範囲ＴＯに入るので、還元剤供給のために、ｔ１の時期から副噴射を始め副噴射量ＶＳがシリンダ内に供給される。
【００１３】
この供給開始時ｔ１から、規定の副噴射タイミング（ＡＴＤＣ２５０°〜３００°）で副噴射すると、図８に示す副噴射タイミングΘとトルク増ＱＳの関係から、副噴射によって比較的大きなトルクＱＳが発生し、図９に示すように、このトルクＱＳが主噴射によるトルクＱＭに加わるので、主噴射の噴射量ＶＭを減少して主噴射によるトルクＱＭを減少するまでのｔ１〜ｔ２の期間の間、全体のトルクＱは大きな値となり、所謂トルクショックＱＰが発生する。
【００１４】
そして、この副噴射が始まるとトルクＱが目標値ＱＴより大きくなるので、この副噴射によるトルクのオーバーＱＰを防止すべく、エンジンコントローラ７は、主噴射の噴射量ＶＭを減少する（図９の点線）制御を行う。しかし、この制御は副噴射開始によるトルクＱＳの増加に伴う全体トルクＱの立ち上がりと、主噴射の噴射量ＶＭの減少によるトルクＱＭの減少とを考慮しながら行うので、即ち、全体トルクＱの立ち上がりを検知してから制御を始めるので、この主噴射の燃料量ＶＭの調整により、このトルク変動ＱＰの発生を防止することは、極めて困難であり、図９の一部点線で示すようなトルク変動ＱＰを避けることができない。
【００１５】
この現象は、図７に示す副噴射実行領域Ａと副噴射非実行領域Ｂとの境界Ｃで、急激なトルク変動として現れ、運転者にトルクショックを与えるので、ドライバビリティを著しく悪化させるという問題がある。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、エンジンの運転状態が副噴射非実行領域から副噴射実行領域内に入った時に発生する大きなトルク変動所謂トルクショックを防止でき、しかも、燃費の悪化を最小限に押さえることができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するための内燃機関の排気浄化装置は、以下のような特徴と作用効果を有する。
【００１７】
（１）内燃機関の排気系にＮＯｘ還元触媒を設けると共に、該内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段の検出値を入力して、ピストンの圧縮行程上死点後に主噴射とは別の副噴射を行うことによって、前記ＮＯｘ還元触媒へ還元剤を供給する内燃機関において、前記運転状態検出手段の検出値から、副噴射実行領域内か副噴射非実行領域内かを判断して、副噴射非実行領域から副噴射実行領域に移行して副噴射を開始する際に、副噴射タイミングを副噴射開始直後の副噴射タイミングの初期値から徐々に遅らせる制御を行う噴射制御手段を有することを特徴とする。
【００１８】
この構成により、副噴射によるトルク増加が小さい副噴射タイミングの初期値で副噴射を開始して、この副噴射開始時の初期値から、時間やピストン行程のサイクルの経過に従って、徐々に遅角させて副噴射タイミングを移行させていくので、副噴射開始時の急激なトルク変動の発生が無くなる。
【００１９】
（２）更に、前記噴射制御手段は、前記運転状態検出手段の検出値から副噴射タイミングの目標値を算定し、該目標値から進角した所定の副噴射タイミングの初期値から副噴射を開始し、副噴射開始後は副噴射タイミングを徐々に遅角させて副噴射タイミングの前記目標値に一致させる制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
この構成により、エンジンの運転状態が、副噴射非実行領域から副噴射実行領域に入ったとき、副噴射実行領域での副噴射を行う副噴射タイミングの目標値に対して、この目標値よりも前に進角していて、副噴射によるトルク増が殆ど無い副噴射タイミングの初期値から副噴射を開始するので、副噴射実行領域内への突入時の急激なトルク変動の発生がなくなり、所謂トルクショックが無くなる。
【００２１】
（３）また、前記噴射制御手段は、副噴射開始直後の副噴射タイミングを徐々に遅らせると共に、主噴射の燃料量を徐々に減少することを特徴とする。
この構成により、過渡期の副噴射タイミングの初期値から、時間やピストン行程のサイクルの経過に従って、徐々に遅角させて副噴射タイミングの目標値に移行させていくと共に、徐々に増加していく副噴射によるトルク増に対して、このトルク増加に合わせて、主噴射によるトルクを徐々に減少していくことができるので、目標のトルクに対するオーバーランの量を少なく抑えることができると共に、トータルの燃費の悪化も最小限に押さえることができる。
【００２２】
（４）更に、前記噴射制御手段は、副噴射開始して副噴射タイミングを前記副噴射タイミングの目標値に一致させた後も、前記運転状態検出手段の検出値から副噴射タイミングの目標値を算定して、内燃機関の運転状態の変化によって変化してくる前記算定された副噴射タイミングの目標値に副噴射タイミングを追従させるように制御することを特徴とする。
【００２３】
この構成により、副噴射タイミングは、副噴射突入時に設定される初期値からその時の運転状態に対応する副噴射タイミングの目標値に移行するだけでなく、副噴射実行領域内で副噴射を行っている最中でも、エンジンの運転状態による最適の副噴射タイミングの目標値の変化に追従させて変更していくことができ、全体的に見て常に最適の副噴射タイミングで還元剤を供給しながらＮＯｘを浄化できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施の形態を説明する。
〔装置の構成〕
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、図１に示すように、ディーゼルエンジン等のエンジン（内燃機関）１の排気通路２に排気ガス浄化用の触媒３を設け、この触媒３によって排気ガスＧ中のＮＯｘ（窒素酸化物）等を還元除去して排気ガスＧを浄化して清浄な排気ガスＧｃとして排出するように構成する。
【００２５】
このＮＯｘ触媒としてはＣｕ−ゼオライト系や貴金属系のＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，及びＩｒ等の水溶性塩をＡｌ2 ０3 等の担体に含浸して担持した貴金属担持触媒等を使用することができる。
また、この触媒３へ還元剤を供給する還元剤供給手段10には、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を使用して、後述する所定の副噴射タイミングΘSdで副噴射を行うことにより、燃料ＨＣを還元剤として排気通路２内に供給するように構成する。
【００２６】
そして、この還元剤供給の制御を行うために、エンジン１の運転状態を検出する運転状態検出手段８として、エンジン１の回転速度Ｎｅや負荷Ｑを検出するセンサー（図示しない）を設け、この検出値Ｎｅ、Ｑを入力して、運転状態が図７に示す副噴射実行領域Ａ内にあるか或いは副噴射非実行領域Ｂ内にあるかを判断して、副噴射実行領域Ａ内にある時に、ピストンの圧縮行程上死点後に主噴射とは別の副噴射を行うことによって、ＮＯｘ還元触媒３へ還元剤を供給する噴射制御手段６を設けて構成する。
【００２７】
この噴射制御手段６は、入力された回転速度Ｎｅや負荷Ｑの検出値Ｎｅ０やＱ０からエンジン１の運転状態を検出し、この運転状態から予め用意されたデータマップＭＡＰ０、ＭＡＰ１を参照して、副噴射用のデータである、副噴射タイミングΘSd（噴射開始時期ｔｓ、噴射終了時期ｔｅ）や副噴射量ＶＳを算出して、還元剤供給手段10に出力し、この出力データΘSd、ＶＳを受けて、この副噴射用データΘSd、ＶＳに基づいて還元剤ＨＣを供給するように還元剤供給手段10を制御するように構成される。
【００２８】
更に、この噴射制御手段６は、副噴射非実行領域Ｂから副噴射実行領域Ａに移行して副噴射を開始する際に、副噴射タイミングΘSdを副噴射開始直後の副噴射タイミングの初期値Θ１から徐々に遅らせる制御を行うように構成する。
この運転状態検出手段８と噴射制御手段６は通常は、内燃機関１の運転全般を制御するコントローラ（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット：電子制御装置）７の一部として構成される。
【００２９】
そして、ＨＣ還元剤の供給量ＶＳは、回転速度Ｎｅと負荷Ｑとからエンジン１の運転状態がほぼ決まり、予め実験や計算によりＮＯｘの発生量も推定できるので、特定の回転速度Ｎｅ０と負荷Ｑ０に対して供給すべきＨＣの供給量、即ち目標のＨＣ供給量ＶＳや副噴射タイミングの目標値Θ０が決まる。
【００３０】
この副噴射タイミングΘ０を回転速度Ｎｅと負荷Ｑの各値に対してマップ状にデータを揃えて、定常時用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ０を構成し、また、副噴射非実行領域Ｂから副噴射実行領域Ａに移行して副噴射を開始する際の過渡期用の初期値Θ１を回転速度Ｎｅと負荷Ｑの各値に対してマップ状にデータを揃えて過渡期用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ１を構成する。
【００３１】
なお、初期値を設定する際に参照する内容が可変のデータマップを初期値検索用の副噴射タイミング設定マップ用ＭＡＰＳと呼んでいる。
〔制御フロー〕
以上の噴射制御手段６の構成及び作動を図３、図４に示したフローチャートによって説明する。
【００３２】
この図３と図４のフローチャートは、副噴射タイミングΘの指令値ΘSdを算定する副噴射タイミング設定ルーチンのフローの２つの例であり、図３のその１は第１の実施の形態であり、副噴射開始時の副噴射タイミングの値である副噴射タイミングの初期値ΘＳを所定のΘ１に設定するフローである。
【００３３】
図４のその２は第２の実施の形態であり、副噴射開始時の初期値Θ１を与える過渡期用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ１から、運転制御用の初期値ΘＳを読み込みようにしたフロー（ルーチン）である。いずれのフローも、エンジン１の運転制御プログラムから必要に応じて繰り返し呼ばれて、スタートからリターンまでの処理が一定時間毎に繰り返し実行される。
【００３４】
〔第１の実施の形態〕
最初に、図３に示す第１の実施の形態であるフローチャートを説明する。
この副噴射タイミング設定ルーチン（その１）が呼ばれてスタートすると、ステップＳ11で運転状態を示すデータ、回転速度Ｎｅ０と負荷Ｑ０を読み込む。
次に、ステップＳ12で副噴射タイミングの目標値Θ０を示す定常時用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ０を参照して、この回転速度Ｎｅ０と負荷Ｑ０が、副噴射実行領域Ａ内にあるか否か、即ち、還元剤供給としての副噴射を行う状態であるか否かを判定する。
【００３５】
ステップＳ12において、ＮＯ、即ち、副噴射実行領域Ａ内に無いと判定された時にはステップＳ18で、副噴射タイミングの指令値ΘSdｓを副噴射タイミングの初期値Θ１（例えばＡＴＤＣ２００°、以下「例えばＡＴＤＣ」を省略）に設定してリターンする。
ステップＳ12において、ＹＥＳ、即ち、副噴射実行領域Ａ内に有ると判定された時にはステップＳ13で、定常時用の副噴射タイミングの目標値Θ０（２８０°）と遅角の角度の増分ΔΘ（例えば２サイクル毎に５°）を読み込んで、ステップＳ14に進む。
【００３６】
ステップＳ14では、副噴射タイミングの指令値ΘSdがΘ０−ΔΘ以上であるか否か、即ち、指令値ΘSdを定常時用の副噴射タイミングの目標値Θ０にして指令値ΘSdｓを徐々に増分する必要がなくなったか否かを判定する。
【００３７】
ステップＳ14でＹＥＳ（ΘSd≧Θ０−ΔΘ）の場合は、ステップＳ15で副噴射タイミングの指令値ΘSdを定常時の副噴射タイミングの目標値Θ０（２８０°）に設定して、ステップＳ17で、設定された副噴射タイミングの指令値ΘSdのデータを出力してリターンする。
【００３８】
また、ステップＳ14でＮＯ（ΘSd＜Θ０−ΔΘ）の場合は、指令値ΘSdは定常時用の副噴射タイミングの目標値Θ０に十分に近づいておらず、指令値ΘSdを徐々に増分する必要があると判定して、ステップＳ16で副噴射タイミングの指令値ΘSdをΔΘ（例えば２サイクル毎に５°）だけ増分（ΘSd＝ΘSd＋ΔΘ）して設定し、ステップＳ17で、設定された副噴射タイミングの指令値ΘSdのデータを出力してリターンする。
【００３９】
このステップＳ16のΔΘの増分は規定サイクル（例えば２サイクル）毎あるいは一定の経過時間毎にΔΘだけ増加することを示す。実際には、図示していないが、このサイクル数や経過時間をカウントしながら増加することになる。
そして、還元剤供給手段10である燃料噴射装置では、この副噴射タイミングの指令値ΘSdを受け取り、別のルーチン等から得られる噴射量に関するデータ（例えばＨＣ供給量ＶＭや燃料噴射圧力等）を併用して、これらのデータに従って副噴射を行って還元剤の供給を行う。
【００４０】
エンジン１の運転状態に対するルートで説明すると、エンジン１の運転状態が、副噴射非実行領域Ｂに有る場合は、▲１▼スタート、Ｓ11、Ｓ12、Ｓ18、リターンを経由する。そして、副噴射非実行領域Ｂから副噴射実行領域Ａ内に移行した過渡期の場合には、▲２▼スタート、Ｓ11、Ｓ12、Ｓ13、Ｓ14、Ｓ16、Ｓ17、リターンを繰り返して徐々に遅角してから、▲３▼スタート、Ｓ11、Ｓ12、Ｓ13、Ｓ14、Ｓ15、Ｓ17、リターンとなり、以後これを繰り返して定常時の副噴射を行う。
【００４１】
その後、副噴射実行領域Ａ内にあれば、定常時用のＭＡＰ０（Ｎｅ０、Ｑ０→Θ０）を参照し、目標値Θ０が大きい値に変更になった時は、▲２▼、▲３▼経由となり、目標値Θ０が小さい値に変更になった時は、▲３▼経由となる。また、副噴射非実行領域Ｂに移行した場合は、▲１▼を繰り返す。
【００４２】
〔第２の実施の形態〕
次に、図４に示す第２の実施の形態であるフローチャートを説明する。
この副噴射タイミング設定ルーチン（その２）が呼ばれてスタートすると、ステップＳ21でエンジンの運転状態を示すデータ、回転速度Ｎｅ０と負荷Ｑ０を読み込む。
次に、ステップＳ22で定常時用の副噴射タイミングＭＡＰ０（Ｎｅ０、Ｑ０→Θ０）を参照して、この回転速度Ｎｅ０と負荷Ｑ０が、副噴射実行領域Ａ内にあるか否か、即ち、還元剤供給としての副噴射を行う状態か否かを判定する。
【００４３】
ステップＳ22において、ＮＯ、即ち、副噴射実行領域Ａ内に無いと判定された時にはステップＳ26で、初期値検索用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰＳ（Ｎｅ０、Ｑ０→Θ０又はΘＳ）を定常時用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ０、即ち目標値Θ０のデータマップＭＡＰ０に変更し、更に、副噴射タイミングの指令値ΘSdをゼロ（後述のステップＳ30の判定用なので後述のΘS より小さい値であればよい）に変更（ΘSd＝０）してリターンする。
【００４４】
ステップＳ22において、ＹＥＳ、即ち、副噴射実行領域Ａ内に有ると判定された時にはステップＳ23で、回転速度Ｎｅ０と負荷Ｑ０から定常時用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ０（目標値Θ０用）とＭＡＰＳ（初期値ΘＳ検索用）を参照して、定常時用の副噴射タイミングの目標値Θ０（例えば２８０°）と初期値ΘＳ（例えば、２００°（ＭＡＰＳ＝ＭＡＰ１の場合）、又は２８０°（ＭＡＰＳ＝ＭＡＰ０の場合））の値Θ０、ΘＳと遅角の角度の増分ΔΘ（例えば２サイクル毎に５°）を読み込んで、ステップＳ24に進む。
【００４５】
ステップＳ24では、副噴射タイミングの指令値ΘSdが目標値Θ０であるか否か、即ち、現状の初期値検索用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰＳが定常時用のマップＭＡＰ０であるか否かを判断する。つまり、副噴射非実行領域Ｂから初めて副噴射実行領域Ａ内に入ったかどうかを確認する。
ステップＳ24でＹＥＳ（ΘSd＝Θ０）の場合には、副噴射実行領域Ａ内に入って来たものとして、初期値検索用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰＳを過渡期用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ１（Ｎｅ０、Ｑ０→Θ１）に変更してリターンする。
【００４６】
ステップＳ24でＮＯ（ΘSd≠Θ０）の場合には、副噴射実行領域Ａ内に以前から入っていたものとして、ステップＳ27に進む。
ステップＳ27では、副噴射タイミングの指令値ΘSdがΘ０−ΔΘ以上であるか否か、即ち、指令値ΘSdを定常時用の目標値Θ０にして指令値ΘSdｓを徐々に増分する必要がなくなったか否かを判定する。
【００４７】
ステップＳ27でＹＥＳ（ΘSd≧Θ０−ΔΘ）の場合は、ステップＳ28で副噴射タイミングの指令値ΘSdを定常時用の目標値Θ０（例えば２８０°）に設定して、ステップＳ29で、設定された副噴射タイミングの指令値ΘSdのデータを出力してリターンする。
また、ステップＳ27でＮＯ（ΘSd＜Θ０−ΔΘ）の場合は、指令値ΘSdは定常時用の目標値Θ０に十分に近づいておらず、指令値ΘSdを徐々に増分する必要があると判定して、ステップＳ30に進む。
【００４８】
ステップＳ30では、指令値ΘSdが初期値ΘＳ以下か否か、即ち、副噴射実行領域Ａ外から副噴射実行領域Ａ内に入ってから、指令値ΘSdがまだ初期値ΘＳに設定されたことが無い状態であるか否かを判定し、ＹＥＳ（ΘSd＜ΘＳ）即ちΘSd＝０（ステップＳ26で設定された値）であれば、ステップＳ31で初期値（ΘSd＝ΘＳ−ΔΘ）に設定して、ステップＳ32に進む。なお、ΘSd＝ΘＳ−ΔΘとするのは次のステップＳ32でΘSd＝ΘSd＋ΔΘがあるので、ステップＳ29でΘSd＝ΘＳにするためである。
【００４９】
また、ステップＳ30で、ＮＯ（ΘSd≧ΘＳ）即ち既に初期値が設定され、副噴射タイミングの指令値ΘSdが徐々に遅角されている状態にあると判定されれば、ステップＳ32に進む。
ステップＳ32では、副噴射タイミングの指令値ΘSdをΔΘ（例えば２サイクル毎に５°）だけ増分（ΘSd＝ΘSd−ΔΘ）して設定し、ステップＳ29で、設定された副噴射タイミングの指令値ΘSdのデータを出力してリターンする。
【００５０】
このステップＳ32のΔΘの増分は規定サイクル（例えば２サイクル）毎あるいは一定の経過時間毎にΔΘだけ増加することを示す。実際には、図示していないが、このサイクル数や経過時間をカウントしながら増加することになる。
そして、燃料噴射装置では、この副噴射タイミングの指令値ΘSdを受け取り、別のルーチン等から得られる噴射量に関するデータ（噴射期間又は停止タイミング等）等を併用して、これらのデータに従って副噴射を行って還元剤の供給を行う。
【００５１】
エンジンの運転状態に対するルートで説明すると、エンジンの運転状態が、副噴射実行領域Ａの外に有る場合は、▲１▼スタート、Ｓ21、Ｓ22、Ｓ26、リターンを経由し、副噴射非実行領域Ｂから副噴射実行領域Ａ内に入った時には、▲２▼スタート、Ｓ21、Ｓ22、Ｓ23、Ｓ24、Ｓ25、リターンを経由し、次に、▲３▼スタート、Ｓ21、Ｓ22、Ｓ23、Ｓ24、Ｓ27、Ｓ30、Ｓ31、Ｓ32、Ｓ29、リターンを経由し、それから、▲４▼スタート、Ｓ21、Ｓ22、Ｓ23、Ｓ24、Ｓ27、Ｓ30、Ｓ32、Ｓ29、リターンを繰り返して徐々に遅角を増やしてから、▲５▼スタート、Ｓ21、Ｓ22、Ｓ23、Ｓ24、Ｓ27、Ｓ28、Ｓ29、リターンとなり、以後これを繰り返して定常時の副噴射を行う。
【００５２】
副噴射実行領域Ａ内にあれば、以後定常時用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ０を参照し、目標値Θ０が大きい値に変更になった時は、▲４▼、▲５▼経由となり、目標値Θ０が小さい値に変更になった時は、▲５▼経由となる。また、副噴射実行領域Ａ外の副噴射非実行領域Ｂになった場合には、▲１▼を繰り返すことになる。
【００５３】
〔制御のまとめ〕
以上の制御によって、運転状態を示す回転速度Ｎｅ０と負荷Ｑ０を入力して、定常時用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ０を参照して、副噴射実行領域Ａ内にあると判断された時には、副噴射タイミングの初期値Θ１（２００°）、又は過渡期用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ１から読み込んだ初期値ΘＳ（２００°）に指令値ΘSdを設定して、副噴射によるトルク増を小さくして、全体のトルクＱの大きな変動を無くしながら、還元剤としてのＨＣの供給を確保する。
【００５４】
そして、次のフローでΘSd＝ΘSd＋ΔΘとして、徐々にΔΘ分（例えば２サイクルで５°）だけ遅角して定常時用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ０の目標値Θ０（２８０°）に変更していく。上述の実施の形態ではΘSd＝Θ０−ΔΘ（２７５°）となればΘ０（２８０°）に変更し、以後、定常時用の副噴射タイミング設定マップＭＡＰ０で運転されることになる。
【００５５】
なお、以上の説明では、Θ０、Θ１、ΘＳ、ΔΘの具体的な例をそれぞれ２８０°、２００°、２００°又は２８０°、２サイクル毎に５°で説明したが、実際には、エンジン１の種類や運転状態によって異なる数値や関数値であり、予め実験や計算などによって制御で使用する前に定まる値である。
【００５６】
〔効果〕
以上の内燃機関の排気浄化装置によれば、エンジン１の運転状態が、副噴射非実行領域Ｂから還元剤を供給する副噴射実行領域Ａに入った時（図５のｔ１）に、副噴射実行領域Ａで副噴射を行う定常時用の副噴射タイミングの目標値Θ０に対して、この目標値Θ０よりも前に進角した過渡期用の副噴射タイミングの初期値Θ１又はΘＳで副噴射を開始することにより、即ち、副噴射によるトルク増ＱＳが殆ど無い副噴射タイミングΘ１又はΘＳで副噴射を開始することにより、副噴射実行領域Ａ内に突入した際に発生するトルク変動、所謂トルクショックＱＰを防止することができる。
【００５７】
また、図５に示すように、この過渡期用の副噴射タイミングの初期値ΘＳから、時間やピストン行程のサイクルの経過に伴って、期間ｔ１〜ｔ２の間で、徐々に遅角させて定常時用の副噴射タイミングの目標値Θ０に移行させていくと共に、主噴射の燃料量ＶＭを徐々に減少させることにより、副噴射によるトルク増ＱＳの緩慢な上昇に対して、主噴射によるトルクＱＭを緩慢に減少させて、副噴射によるトルク増ＱＳに対応する分だけ主噴射によるトルクＱＭを減少することができるので、急激なトルク変動ＱＰを避けながら、また、目標のトルクＱＴに対するオーバーランの量ＱＰを少なく抑えながら、必要とされる目標トルクＱＴに到達できる。
【００５８】
また、図５のｔ１からｔ２の期間の両者のトルク変化ＱＳ、ＱＭは緩慢な増減にしているので、副噴射によるトルクＱＳの穏やかな増加に対応した主噴射の燃料量ＶＭの減少の制御が簡単になり容易に行うことができる。そのため、目標のトルクＱＴに対するオーバーランを更に小さくして、トルク変動ＱＰを更に小さくできると共に、余分な燃料供給を抑えることができるので、トータルの燃費の悪化も最小限に押さえることができる。
【００５９】
その上、この副噴射タイミングの目標値Θ０は、副噴射実行領域Ａに突入する際に設定されるだけでなく、副噴射実行領域Ａ内で、副噴射を行っている最中でも、エンジン１の運転状態に追従させて最適の副噴射タイミングの目標値Θ０に変更させていくことができるので、常に総合的に見て最適な副噴射タイミングの目標値Θ０で副噴射して適量Ｖhcの還元剤を供給することができ、ＮＯｘを効率よく浄化できる。
【００６０】
従って、副噴射非実行領域Ｂから副噴射実行領域Ａに入る時ｔ１のみ、副噴射によるトルク増ＱＳが小さい過渡期用の副噴射タイミングの初期値Θ１又はΘＳから副噴射を開始して、急激なトルク変動ＱＰの発生を避けて、その後燃費の良い定常時用の副輻射タイミングの目標値Θ０に徐々に移行させて行くことができ、また、移行後の副噴射実行領域Ａ内の運転では、運転状態に適した定常時用の副輻射タイミングの目標値Θ０で副噴射することができる。
【００６１】
そのため、副噴射によるトルクＱＳに関する急激なトルク増を防止して副噴射実行領域Ａ突入時のトルクショック（トルク変動）ＱＰを避けて、ドライバビリティーの悪化を防止でき、しかも、トータルの燃費の増加を過渡期だけに限定して燃費の悪化を最小限に抑えながら、還元剤を副噴射により触媒３に供給でき、効率よくＮＯｘを浄化できる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、副噴射によるトルク増加が小さい副噴射タイミングの初期値で副噴射を開始して、この副噴射開始時の初期値から、時間やピストン行程のサイクルの経過に従って、徐々に遅角させて副噴射タイミングを移行させていくので、大きなトルク変動が発生するのを避けることができる。
【００６３】
また、本発明の請求項２に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、エンジンの運転状態が、副噴射非実行領域から還元剤を供給する副噴射実行領域に入ったとき、副噴射実行領域で副噴射を行う副噴射タイミングの目標値よりも進角していて、副噴射によるトルク増が殆ど無い副噴射タイミングの初期値から副噴射を開始することにより、副噴射実行領域内に突入した際に発生するトルク変動、所謂トルクショックを防止することができる。
【００６４】
また、本発明の請求項３に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、この過渡期の副噴射タイミングの初期値から、副噴射タイミングの目標値に徐々に移行させていくと共に、主噴射の燃料量を徐々に減少させるので、副噴射によるトルク増の緩慢な上昇に合わせて、主噴射によるトルクを緩慢に減少することができるので、急激なトルク変動を避けながら、また、目標のトルクに対するオーバーランの量を少なく抑えながら、必要とされる目標トルクに到達できる。
【００６５】
また、この両者のトルク変化を緩慢な増減としたので、副噴射によるトルクの穏やかな増加に対応して主噴射の燃料量を減少する制御が簡単になり容易に制御可能となる。そのため、目標のトルクに対するオーバーランを更に小さくして、トルク変動を更に小さくできると共に、余分な燃料供給を抑えることができるので、トータルの燃費の悪化も最小限に押さえることができる。
【００６６】
その上、本発明の請求項４に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、この副噴射タイミングの目標値は、副噴射突入時に設定されるだけでなく、副噴射実行領域内で、副噴射を行っている最中でも、エンジンの運転状態に追従した最適の副噴射タイミングの目標値に変更していくことができるので、常に総合的に見て最適な副噴射タイミングの目標値で副噴射して適量の還元剤を供給することができ、ＮＯｘを効率よく浄化できる。
【００６７】
従って、本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、副噴射非実行領域から副噴射実行領域に入る時のみ、副噴射によるトルク増が小さい副噴射タイミングの初期値で副噴射して、急激なトルク変動の発生を避けて、その過渡期で燃費の良い定常時の副輻射タイミングの目標値に徐々に移行させて行くことができ、また、移行後の副噴射実行領域内の運転では、運転状態に適した副輻射タイミングの目標値で副噴射することができる。
【００６８】
そのため、全体トルクに関する急激なトルク増を防止して副噴射突入時のトルクショック（トルク変動）を避けて、ドライバビリティーの悪化を防止でき、しかも、トータルの燃費の増加を過渡期だけに限定して燃費の悪化を最小限に抑えながら、還元剤を副噴射により触媒に供給でき、効率よくＮＯｘを浄化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の構成図である。
【図２】図１の装置の還元剤供給の筒内副噴射のタイミングの例を示す図である。
【図３】副噴射タイミング設定ルーチン（その１）のフローチャート図である。
【図４】副噴射タイミング設定ルーチン（その２）のフローチャート図である。
【図５】本発明における主噴射、副噴射とトルクの関係を示すタイミングチャートである。
【図６】ＮＯｘ還元触媒の温度と浄化率の特性と副噴射実行領域との関係を示す図である。
【図７】副噴射実行領域とエンジンの運転状態との関係を示す図である。
【図８】副噴射タイミングと、トータルＨＣ量、副噴射によるトルク増、全体のトルク一定の時のトータルの燃費との関係を示す図である。
【図９】先行技術における主噴射、副噴射とトルクの関係を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１    エンジン本体            ２    排気通路
３    触媒                    ６    触媒経時変化検出手段
７    コントローラ（ＥＣＵ）  ８    還元剤供給基準変更手段
10    還元剤供給手段
Θ    副噴射タイミング  ｔｓ  副噴射開始時期  ｔｅ  副噴射終了時期
Θ０  副噴射タイミングの目標値（定常時用）
Θ１  副噴射タイミングの初期値（過渡期用）
ΘＳ  副噴射タイミングの指令読込値
ΘSd  副噴射タイミングの指令値
ΔΘ  遅角の角度の増分
ＶＭ  主噴射量
ＶＳ  副噴射量
Ｑ    全体のトルク
ＱＭ  主噴射によるトルク
ＱＳ  副噴射によるトルク（トルク増）
ＭＡＰＳ  初期値用の副噴射タイミング設定マップ（初期値設定用）
ＭＡＰ０  目標値用の副噴射タイミング設定マップ（定常時用）
ＭＡＰ１  初期値用の副噴射タイミング設定マップ（過渡期用）
【図１】
0003796947.tif 000002
【図２】
0003796947.tif 000003
【図３】
0003796947.tif 000004
【図４】
0003796947.tif 000005
【図５】
0003796947.tif 000006
【図６】
0003796947.tif 000007
【図７】
0003796947.tif 000008
【図８】
0003796947.tif 000009
【図９】
0003796947.tif 000010