JP2001214831A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼の改善、排気浄化の改善を図ることがで
きる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供すること。 【解決手段】 燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズ
ル５と、燃料噴射ノズル５に燃料を供給する高圧燃料ポ
ンプ１０と、内燃機関の運転状態を検出する手段とを備
え、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射ノズル５から
噴射される燃料Ｓ温度を制御するよう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の燃料噴射
制御装置に関し、詳しくは、内燃機関に供給される燃料
の温度を制御して、燃焼の改善あるいは排気浄化の改善
を図る燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料温度の変化に伴う燃料噴射量の誤差
を適正に補正して、スモークの発生防止や性能向上を図
った直接噴射式ディーゼル機関用の燃料噴射制御装置が
知られており、特開平９−６０５４２号公報に開示され
た技術では、機関回転数とアクセル開度と燃料圧力に基
づいて演算した燃料噴射パルス幅を燃料温度で補正し、
補正後の燃料噴射パルス幅をインジェクタのソレノイド
に出力している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料噴射制御装置では、諸条件により燃料温
度が変化した場合、燃料温度の変化に伴う燃料噴射量の
誤差を補正することは可能であるが、燃料温度の変化に
起因する燃焼悪化ひいては排気浄化の悪化を抑制するこ
とが困難である。すなわち、高負荷時に燃料温度が上昇
した場合、燃焼温度が高まることでＮＯｘやスモーク排
出量が増加してしまい、また、始動時や低負荷時など燃
焼温度が低い条件で燃料温度が低いと、ＨＣ排出量が増
加してしまうという問題があり、改善の余地が残されて
いる。

【０００４】本発明は、このような問題点に着目してな
されたものであり、内燃機関に供給される燃料の温度を
制御することで、燃焼の改善、排気浄化の改善を図るこ
とができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供すること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃焼室
内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、燃料噴射ノズル
に燃料を供給する燃料ポンプと、内燃機関の運転状態を
検出する手段とを備え、内燃機関の運転状態に応じて燃
料噴射ノズルから噴射される燃料温度を制御する、こと
を特徴とする。

【０００６】燃料噴射ノズルから噴射される燃料温度
は、燃料ポンプの吐出量を変化させることで制御するこ
とができ、すなわち、内燃機関の運転状態に応じて、燃
料温度を高めるときは燃料ポンプの吐出量を増大させ、
燃料温度を低下させるときは燃料ポンプの吐出量を減少
させることで、燃料噴射ノズルから噴射される燃料温度
を制御することが可能である。

【０００７】少なくとも機関の始動或いは低負荷時に燃
料温度を高め、高負荷時に燃料温度を低下させれば、燃
料温度の変化に伴う燃焼悪化を抑制することができる。
すなわち、高負荷時に燃料温度を低下させれば、燃焼温
度の上昇を抑制し、ＮＯｘやスモーク排出量の増加を抑
制することができる。一方、始動や低負荷時には、燃料
温度を高めることで、燃焼温度を上昇させ、ＨＣ排出量
の増加を抑制することができる。

【０００８】また、ＨＣ排出量の増加する運転条件で燃
料温度を高め、ＨＣ排出量の低下する運転条件で燃料温
度を低下させれば、また、内燃機関の冷機時に燃料温度
を高めれば、特にＨＣ排出量を低減することができる。

【０００９】一方、機関の排気ガス中の還元剤濃度の変
化により浄化率が変化する排気浄化用触媒を備えて排気
浄化用触媒に還元剤を供給するとき、燃料温度を低下さ
せれば、還元剤であるＨＣ排出量を増減させることが可
能となり、排気浄化用触媒の浄化率を一層向上できる。

【００１０】燃料タンクからの燃料を燃料ポンプに供給
するフィードポンプと、燃料ポンプで加圧された燃料を
蓄圧するコモンレールとを備え、コモンレールに蓄圧さ
れた燃料を燃料噴射ノズルに供給する燃料噴射制御装置
に適用することが可能である。こうした燃料噴射制御装
置を前提に、燃料ポンプの吐出量を制御する第一制御弁
と、燃料ポンプで加圧された燃料のー部をフィードポン
プの吸入側に戻す第二制御弁とを備えることで、運転状
態に応じた燃料温度の制御が可能となる。

【００１１】また、燃料ポンプからコモンレールへ至る
高圧配管に切換弁を設け、切換弁からフィードポンプの
吸入側に至る環流路を形成し、切換弁から燃料タンクに
至る分岐路を形成し、切換弁は燃料ポンプで加圧された
燃料のー部をフィードポンプの吸入側に戻す位置と、燃
料タンクに戻す位置とを切り換えることで、運転状態に
応じた燃料温度の制御が可能となる。

【００１２】燃料噴射ノズルからの余剰燃料を燃料タン
クに戻すリターン通路に切換弁を設け、切換弁からフィ
ードポンプの吸入側に至る環流路を形成し、切換弁は燃
料噴射ノズルからの余剰燃料を燃料タンクに戻す位置
と、燃料タンクに戻す位置とを切り換えることで、運転
状態に応じた燃料温度の制御が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１４】本発明の実施の形態１を図１，図６に基づ
いて説明する。 図１は、本発明における実施の形態１
による基本的な構成、すなわち、直接噴射式ディーゼル
エンジンに適用したコモンレール式の燃料噴射制御装置
を示している。

【００１５】ディーゼルエンジン１にはシリンダ２内を
往復動するピストン３が収納されており、ピストン３の
冠面に燃焼室を画成するキャビティ４が形成されてい
る。燃料噴射ノズル５はキャビティ４の直上に配置さ
れ、噴射された燃料は直接的にキャビティ４へ供給さ
れ、燃焼する。

【００１６】燃料噴射ノズル５には、次のようにして燃
料が導かれる。すなわち、燃料タンク１８内の燃料は、
ストレーナ７を介して低圧フィードポンプ８により吸い
上げられ、後述の第一制御弁９を経て高圧燃料ポンプ１
０の吸込口に供給される。高圧燃料ポンプ１０で加圧さ
れた燃料は高圧配管１１を介してコモンレール１２に導
かれ、コモンレール１２内に蓄圧された燃料は各供給管
１３を経て各気筒に対応する燃料噴射ノズル５へ供給さ
れる。燃料噴射ノズル５はコントロールユニット６から
の制御信号に従って燃料の噴射を行い、ここで発生した
余剰燃料はリターン通路１４を経て燃料タンク１８に戻
される。

【００１７】一方、高圧配管１１の途中には第二制御弁
１５を介して燃料タンク１８へ至る分岐路１６が設けら
れ、第二制御弁１５はコントロールユニット６からの制
御信号に従って燃料タンク１８への燃料逃量を制御す
る。ここで、コントロールユニツト６には、コモンレー
ル１２に取り付けられた圧力センサ１７からの燃料圧力
信号Ｐ、及び図示を省略した各種センサからの入力信
号、代表的には機関回転センサからの回転数信号Ｎｅ、
アクセル開度センサからのアクセル開度信号Ａｃｃ、吸
気温度センサからの吸気温度信号Ｔｉｎｔ、水温センサ
からの水温信号Ｔｗが入力されており、これら入力信号
に基づいた演算結果に従って、先に述べた燃料噴射ノズ
ル５や第二制御弁１５を制御するほか、第一制御弁９を
制御して高圧燃料ポンプ１０に流入する燃料量を調整し
たり、高圧燃料ポンプ１０を制御してその吐出量を調整
し、例えば圧力センサ１７からの燃料圧力信号Ｐに基づ
いてコモンレール１２内の圧力を目標値に一致させる。

【００１８】次に、図２を参照して燃料噴射ノズル５を
用いて説明する。ノズルボディ２１の先端に噴孔２２が
開口し、ニードル弁２３の先端部が噴孔２２の開閉を行
う。ニードル弁２３の周囲には油溜り室２４が形成され
ており、油溜り室２４は燃料通路２５を介して燃料噴射
ノズル４の外部、つまり、先に説明したコモンレール１
２と連通する。ニードル弁２３の後端部にはプッシュロ
ッド２６が当接しており、ノズルスプリング２７はプッ
シュロッド２６を閉弁方向に付勢する。さらに、プッシ
ュロッド２６の後端部には油圧ピストン２８が当接し、
油圧ピストン２８はオリフィス３０との間で油圧室２９
を画成する。オリフィス３０を介して連通する制御室３
１には、ソレノイド３３により駆動される制御バルブ３
２が設けられている。この制御バルブ３２は制御室３１
とコモンレール１２を連通する位置と、制御室３１とリ
ターン通路１４を連通する位置とを切り換えるものであ
り、バルブスプリング３３は制御室３１とコモンレール
１２を連通する位置に制御バルブ３２を付勢する一方、
ソレノイド３４はバルブスプリング３３の付勢力に抗し
て制御室３１とリターン通路１４を連通する位置に制御
バルブ３２を引き上げる。

【００１９】ここで、燃料噴射ノズル５内の動作につい
て説明すると、コモンレール１２内に蓄圧された燃料は
供給管１３を経てノズルボディ２１内の燃料通路２５に
より油溜り室２４へ導入される。燃料の噴射はニードル
弁２３のリフトによって行われ、非噴射の状態はプッシ
ュロッド２６を介して伝達されるノズルスプリング２７
の閉弁方向の付勢力がニードル弁２３を着座させること
により得られる。

【００２０】コントロールユニット６は、機関回転数Ｎ
ｅ、アクセル開度Ａｃｃ（負荷を代表）、吸気温度Ｔｉ
ｎｔ、水温Ｔｗ等の運転条件を逐次モニターしており、
こうした運転状態に応じた最適な燃料の噴射時期及び噴
射期間が得られるように、燃料噴射ノズル２１内のソレ
ノイド３４に対する通電制御を行う。ソレノイド３４が
通電されると、制御バルブ３２はバルブスプリング３３
の付勢力に抗して引き上げられ、制御バルブ３２内に形
成された連通路３５はコモンレール１２と制御室３１と
の連通を遮断し、同時に制御室３１とリターン通路１４
とを連通させる。これにより、制御室３１内の燃料はリ
ターン通路１４を介して開放され、燃料噴射ノズル５の
外部に放出される。このとき、油圧室２９内の燃料もオ
リフィス３０を介して開放され、油圧室２９内の圧力が
急速に低下するため、油溜り室１５内の圧力がバルブス
プリング２７の付勢力に打ち勝って、油圧ピストン２
８、プッシュロッド２６、ニードル弁２３が開弁方向に
リフトし、油溜り室２４内の燃料が噴孔２２よりピスト
ンキャビティ４内に噴射される。

【００２１】ところで、実施の形態１では、燃料噴射ノ
ズル５に流入する燃料温度、つまり、ディーゼル機関の
燃焼室に噴射される燃料の温度を運転条件により変化さ
せている。燃料噴射ノズル５に流入する燃料温度の変更
は、高圧燃料ポンプ１０の吐出量を変化させることによ
り行い、具体的には第一制御弁９が高圧燃料ポンプ１０
に流入する燃料量を可変制御して行う。ここでは、第一
制御弁９としてソレノイドバルブを用いており、燃料温
度を下げたい場合には、第一制御弁９が高圧燃料ポンプ
１０に流入する燃料量を制限して高圧燃料ポンプ１０の
吐出量を減少させ、逆に、燃料温度を上昇させる場合に
は、第一制御弁９による制限を解除して高圧燃料ポンプ
１０の吐出量を増加させる。さらに、燃料噴射ノズル５
に流入する燃料温度を変更する際、第二制御弁１５も協
調して制御され、つまり、燃料温度を下げたい場合に、
第二制御弁１５は加圧した燃料の一部を燃料タンク１８
へ逃がして、燃料温度の低下を助長する。なお、第二制
御弁１５により逃がされる燃料量はごく僅かであり、コ
モンレール１２内の圧力は所定に維持される。こうした
吐出量の変化に伴う燃料温度の変化の一例を図３に示す
が、高圧燃料ポンプ１０に流入する燃料量の変更によ
り、４０℃程度の燃料温度の変化を得ることが可能とな
る。

【００２２】さて、このような燃料噴射ノズル５に流入
する燃料温度の変更の適用であるが、例えば図４に示す
ように、機関の始動時や低負荷時に燃料温度を高め、高
負荷時に低下させれば、燃焼の改善や排気浄化の改善が
得られる。つまり、始動時や低負荷時のように、燃焼温
度の低下とともにＨＣ排出量が増加するような運転条件
では、高圧燃料ポンプ１０の吐出量を増加させて燃料温
度を高めれば、燃料噴射後の微粒化促進等の効果と合間
って燃焼温度を高めることが可能となり、ＨＣ排出量の
抑制が可能となる。一方、高負荷時のように燃焼温度が
高くＨＣ排出量が低下するものの、スモークやＮＯｘ排
出量の増加するような運転条件では、逆に高圧燃料ポン
プ１０の吐出量を減少させると共に、高圧燃料ポンプ１
０で加圧された燃料の一部を燃料タンク１８に戻すこと
で、燃料温度を低下させることができ、ひいては燃焼温
度の低下が得られ、この結果、排気性能の悪化を抑制す
ることができるのである。つまり、このように運転条件
に応じた燃料温度の制御を行うことで、図５に示すよう
にＰＭとＮＯｘの排出量を同時に改善できるのである。
なお、図５は燃料噴射時期を進遅方向に振ったときの特
性である。また、機関の圧縮比が１６以下のような低い
場合には、ＨＣ排出量の増加が見込まれるため、燃料温
度を高めることがより効果的である。

【００２３】本実施の形態１によるフローチャートを図
６に示す。まず、ステップ１０１では、機関の運転状態
として、機関回転数Ｎｅ、機関負荷を代表するパラメー
タとして燃料噴射量Ｑ、機関温度を代表するパラメータ
として水温Ｔｗを検出する。ステップ１０２では、図４
のような機関回転数Ｎｅ−燃料噴射量Ｑマップをルック
アップして、運転状態が低負荷域にあるのか高負荷域に
あるのか判断すると共に、水温Ｔｗに基づいて運転状態
が始動時にあるのかを判断する。ステップ１０３では運
転状態が始動時にあるかどうか、ステップ１０４では運
転状態が低負荷域にあるのか、また、ステップ１０７で
は運転状態が高負荷域にあるかどうかを判断する。ステ
ップ１０３、１０４で始動時或いは低負荷時と判断され
ると、ステップ１０５に進んで高圧燃料ポンプ１０の吐
出量を増加するように第一制御弁９を全開にすると共
に、ステップ１０６に進んで第二制御弁１５を閉じる。
一方、ステップ１０７で高負荷時であると判断される
と、ステップ１０８に進んで高圧燃料ポンプ１０の吐出
量を減少させるように第一制御弁９を制御して高圧燃料
ポンプ１０に流入する燃料量を制限するとともに、ステ
ップ１０９に進んで第二切換弁１５を制御して加圧後の
燃料の一部を燃料タンク９に戻す。

【００２４】次に、本発明における実施の形態２を説明
する。図７は、実施の形態２の基本的な構成を示すもの
で、実施の形態１との重複した説明を避けるため、実施
の形態１と共通する構成については同じ符号を付するこ
ととし、ここでは実施の形態１と異なる部分を中心に説
明する。

【００２５】低圧フィードポンプ８から吐出された燃料
は高圧燃料ポンプ１０に供給され、高圧燃料ポンプ１０
で加圧された燃料は高圧配管１１を介してコモンレール
１２に供給される。高圧配管１１の途中には第二制御弁
１５を介して燃料タンク１８へ至る分岐路１６が設けら
れており、さらに分岐路１６の途中には切換弁４０を介
して低圧フィードポンプ８の吸入側通路に連通する還流
路４１が設けられている。切換弁４０は、高圧燃料ポン
プ１０の吐出側を、燃料タンク１８側或いは低圧フィー
ドポンプの吸入側に切り換えるもので、コントロールユ
ニット６の指示に基づいて切換を実行する。

【００２６】このような構成に基づき、燃料タンク１８
内の燃料はフィードポンプ８により高圧燃料ポンプ１０
に供給され、高圧燃料ポンプ１０内で加圧された燃料は
高圧配管１１を通してコモンレール１２に蓄圧される。
実施の形態２では、燃料噴射ノズル５に流入する燃料温
度を次のようにして変化させる。つまり、燃料噴射ノズ
ル５に流入する燃料温度の変更は、切換弁４０の切換に
より、高圧燃料ポンプ１０からコモンレール８に供給さ
れる燃料の一部を燃料タンク１８或いは低圧フィードポ
ンプ８の供給側に戻すかにより行う。具体的には、燃料
温度を上昇させる場合、第二制御弁２７を開くと共に切
換弁４０を低圧フィードポンプ８の吸入側に切り換え
て、高圧燃料ポンプ１０で加圧された燃料の一部を燃料
ポンプ６の吸入側に戻す。これにより、一度加圧された
燃料が燃料タンク１８に戻らず再び加圧されるため燃料
温度が上昇する。逆に、燃料温度を下げたい場合には、
第二制御弁２７を開くと共に切換弁４０を燃料タンク９
側に切り換えることで、加圧された燃料の一部を燃料タ
ンク９に戻し、高圧燃料ポンプ１０で加圧されて暖まっ
た燃料が直接低圧フィードポンプ８の吸入側に戻される
ことを防止する。なお、第２制御弁１５を介して切換弁
４０に戻される燃料量は僅かであり、コモンレール１２
内の圧力は所定に維持される。

【００２７】実施の形態２によるフローチャートを図８
に示す。まず、ステップ２０１では、機関の運転状態と
して、機関回転数Ｎｅ、機関負荷を代表するパラメータ
として燃料噴射量Ｑ、機関温度を代表するパラメータと
して水温Ｔｗを検出する。ステップ２０２では、図４の
ような機関回転数Ｎｅ−燃料噴射量Ｑマップをルックア
ップして、運転状態が低負荷域にあるのか高負荷域にあ
るのか判断すると共に、水温Ｔｗに基づいて運転状態が
始動時にあるのかを判断する。ステップ２０３では運転
状態が始動時にあるかどうか、ステップ２０６では運転
状態が低負荷域にあるのか、また、ステップ２０７では
運転状態が高負荷域にあるかどうかを判断する。ステッ
プ２０３、２０６で始動時或いは低負荷時と判断される
と、ステップ２０４に進んで一度加圧された燃料が再度
高圧燃料ポンプ１０で供給されるように、第二制御弁１
５を開くと共に、ステップ２０５に進んで切換弁４０を
低圧フィードポンプ８の吸入側に切り換え、燃料温度の
上昇を図る。一方、ステップ２０７で高負荷時であると
判断されると、ステップ２０８に進んで第二制御弁１５
を開くと共に、ステップ２０９に進んで切換弁４０を燃
料タンク１８側に切り換え、加圧後の燃料の一部を燃料
タンク９に戻すことで、燃料温度の低下を促す。また、
ステップ２０７において、運転状態が高負荷ではないと
判断されたとき、つまり、運転状態が始動時でも低負荷
でも高負荷でもない状態と判断されたとき（中負荷）、
燃料温度の変更が必要ないとして、第二制御弁１５を全
閉に制御する。

【００２８】次に、本発明の実施の形態３を説明する。
図９は、実施の形態３の基本的な構成を示すもので、実
施の形態１との重複した説明を避けるため、実施の形態
１と共通する構成については同じ符号を付することと
し、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

【００２９】燃料タンク１８内の燃料は、低圧フィード
ポンプ８により吸い上げられ、第一制御弁９を経て高圧
燃料ポンプ１０の吸込口に供給される。高圧燃料ポンプ
１０で加圧された燃料は高圧配管１１を介してコモンレ
ール１２に導かれ、コモンレール１２内に蓄圧された燃
料は各供給管１３を経て各気筒に対応する燃料噴射ノズ
ル５へ供給される。燃料噴射ノズル５で発生した余剰燃
料はリターン通路１４を経て燃料タンク１８に戻され
る。リターン通路１４の途中には切換弁４３を介して低
圧フィードポンプ８の吸入側に連通する環流路４４が設
けられている。この切換弁４３は、燃料噴射ノズル５側
を、燃料タンク１８側或いは低圧フィードポンプ８の吸
入側に切り換えるもので、コントロールユニット６の指
示に基づいて切換を実行する。

【００３０】このような構成に基づき、燃料タンク１８
内の燃料はフィードポンプ８により高圧燃料ポンプ１０
に供給され、高圧燃料ポンプ１０内で加圧された燃料は
高圧配管１１を通してコモンレール１２に蓄圧される。
実施の形態３では、燃料噴射ノズル５に流入する燃料温
度を次のようにして変化させる。つまり、燃料噴射ノズ
ル５に流入する燃料温度の変更は、切換弁４３の切換に
より、燃料噴射ノズル５からリターン通路１１を介して
戻される燃料を燃料タンク１８あるいは低圧フィードポ
ンプ８の供給側に戻すかにより行う。具体的には、燃料
温度を上昇させる場合、切換弁４３を低圧フィードポン
プ８の吸入側に切り換えて、燃料噴射ノズル５からリタ
ーン通路１４を経て戻る燃料を低圧フィードポンプ８の
吸入側に還流する。これにより、ー度加圧された燃料が
燃料タンク１８に戻らず再び加圧されるため燃料温度が
上昇する。

【００３１】逆に、燃料温度を下げたい場合には、切換
弁４３を燃料タンク９側に切り換えることにより、燃料
を燃料タンク９に戻し、加圧により暖まった燃料が直接
低圧フィードポンプ８に戻されることを防止する。

【００３２】実施の形態３によるフローチャートを図１
０に示す。まず、ステップ３０１では、機関の運転状態
として、機関回転数Ｎｅ、機関負荷を代表するパラメー
タとして燃料噴射量Ｑ、機関温度を代表するパラメータ
として水温Ｔｗを検出する。ステップ３０２では、図４
のような機関回転数Ｎｅ−燃料噴射量Ｑマップをルック
アップして、運転状態が低負荷域にあるのか高負荷域に
あるのか判断すると共に、水温Ｔｗに基づいて運転状態
が始動時にあるのかを判断する。ステップ３０３では運
転状態が始動時にあるかどうか、ステップ３０５では運
転状態が低負荷域にあるのか、また、ステップ３０６で
は運転状態が高負荷域にあるかどうかを判断する。ステ
ップ３０３、３０５で始動時或いは低負荷時と判断され
ると、ステップ３０４に進んで切換弁４３を低圧フィー
ドポンプ８の吸入側に切り換え、一度加圧され温度が上
昇した燃料噴射ノズル５からの余剰燃料を低圧フィード
ポンプ８に還流し、燃料温度の上昇を図る。一方、ステ
ップ３０６で高負荷時であると判断されると、ステップ
３０７に進んで切換弁４３を燃料タンク１８側に切り換
え、温度が上昇した燃料噴射ノズル５からの余剰燃料を
低圧フィードポンプ８ではなく燃料タンク９に戻すこと
で、燃料温度の低下を促す。これにより、始動時や低負
荷持のようにＨＣ排出量が増加するような運転条件で
は、燃料温度を高めることで燃料噴射後の微粒化促進等
の効果と合間って燃焼温度を高めることが可能となり、
ＨＣ排出量の抑制が可能となる。一方、高負荷時のよう
に燃焼温度が高くなり、ＨＣ排出量が低下するものの、
スモークやＮＯｘ排出量の増加するような運転条件で
は、燃料温度を低下させることで燃焼温度の低下を図る
ことにより、排気性能の悪化を抑制することができる。

【００３３】次に、実施の形態４を説明する。なお、燃
料供給制御装置の基本的な構成は、図１に示した実施の
形態１と同様である。図１１を参照して、ディーゼルエ
ンジン１は、コモンレール１２および高圧燃料ポンプ９
を備えると共に、過給機５１と、過給機の過給側すなわ
ち機関の吸気系に設けられたインタクーラ５２と、機関
の排気系に設けられたＥＧＲバルブ５３と、排気系下流
に設けられた排気浄化用触媒５４とを備えている。過給
機５１で圧縮された吸入空気は吸気効率を高めるため、
インタークーラ５２により冷却され、エンジン１に吸入
される。一方、エンジン１からの排気はＥＧＲバルブ３
３により一部が吸気系に循環され、残りの大半は排気系
下流に備えられた排気浄化用触媒５４を通過して機関外
部に排出される。この排気浄化用触媒５４は例えば流入
する排気ガスの還元剤濃度が低いときにＮＯｘを吸収
し、流入する排気ガスの還元剤濃度が高いときにＮＯｘ
を放出還元する作用を有するＮＯｘトラップ触媒であ
る。ここでは、触媒ケース内にはＨＣ吸着触媒とＮＯｘ
トラップ触媒の両方を備えている。このＨＣ吸着触媒
は、低温時に排気中のＨＣを吸着し、所定温度を越える
と吸着していたＨＣを脱離する特性を有する。そのた
め、脱離したＨＣが下流側のＮＯｘトラップ触媒に還元
剤として供給されることでＮＯｘ触媒中のＨＣ／ＮＯｘ
比が増大し、ＮＯｘ触媒の転換効率が向上する。しか
し、ＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が少なくなるとＮＯｘ触
媒の転換効率は悪化することになる。

【００３４】そこで、実施の形態４では、先に述べた各
実施の形態のように、燃料噴射ノズル５に流入する燃料
温度を変更することで、還元剤となるＨＣ排出量の制御
を行う。すなわち、吸着ＨＣ量が少ない場合には、燃料
温度の低下によりＨＣ排出量を増加させ、逆に、吸着Ｈ
Ｃ量が十分存在する場合には、燃料温度を高めてＨＣ排
出量の増加を抑制するのである。この吸着ＨＣ量は、単
位時間当たりのＨＣ吸着触媒からのＨＣ脱離量の特性を
示すマップと、単位時間当たりのＨＣ吸着触媒へのＨＣ
吸着量の特性を示すマップからエンジンの運転条件に基
づいて演算される。すなわち、吸着領域においてはＨＣ
吸着量マップから吸入空気量とエンジン回転数に基づき
検索される吸着量を積算し、脱離領域ではＨＣ脱離量マ
ップから吸入空気量とエンジン回転数から検索される脱
離量をそれまでの吸着量から順次減算することで残りの
吸着量を演算する。そして吸着量が所定の値より少ない
場合には吸着領域でＨＣ増加手段によってＨＣ吸着触媒
にＨＣを供給する。一方、吸着量が所定量より多い場合
および吸着量がＨＣ増加手段により所定量に達した場合
にはＨＣ増加手段によるＨＣ吸着触媒へのＨＣ供給は行
わないものとする。

【００３５】図１２に実施の形態４によるフローチャー
トを示す。まず、ステップ４０１では、機関の運転状態
として、機関回転数Ｎｅ、機関負荷を代表するパラメー
タとして燃料噴射量Ｑ、機関温度を代表するパラメータ
として水温Ｔｗを検出する。ステップ４０２では機関回
転数Ｎｅ−燃料噴射量Ｑマップをルックアップする。続
いて、ステップ４０３では機関の運転状態がＨＣ吸着触
媒でＨＣの吸着が行われる領域か或いは脱離が行われる
領域かを判定する。脱離領域の場合、ステップ４０４に
進んで、ＨＣ脱離量マップから運転状態に応じた単位時
間当たりのＨＣ脱離量ｄｌを算出すると共に、前回まで
に吸着されている総ＨＣ吸着量ａから脱離量ｄｌを減算
し、現在、ＨＣ吸着触媒に吸着されているＨＣ量を算出
する。ステップ４０５では総吸着量ａから脱離量ｄｌを
減算した結果が０を越えているか否かを判別し、その結
果が０以下になったらステップ４０６に進んで総吸着量
ａを０として総吸着量ａがマイナスとなることを回避す
る。

【００３６】一方、ステップ４０３で吸着領域と判断さ
れた場合、ステップ４０７ではＨＣ吸着量が所定値以上
であるか否かを判断し、所定値以上ならステップ４０８
に進んでＨＣ増加手段を停止、つまり、燃料噴射ノズル
に流入する燃料温度を上昇させる。また、所定値以下の
場合には、ステップ４０９に進んで、燃料噴射ノズルに
流入する燃料温度を低下させ、排気浄化用触媒５４に流
入するＨＣ量を増加させる。そしてステップ４１０で
は、ＨＣ吸着量マップから吸着量を検出し、ＨＣを増加
させたことによるＨＣ量を総吸着量に加えることで総吸
着量を更新する。

【００３７】以上のように、燃料噴射ノズル５に流入す
る燃料温度を変更することで，還元剤となるＨＣ排出量
を制御するとともに、ＨＣ吸着触媒の堆積量をコントロ
ールすることで、排気浄化用触媒５４の浄化率向上を図
ることが可能であり、排気性能の改善が得られることと
なる。

【００３８】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におけ
る設計の変更などがあっても本発明に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示す基本的な構成図。

【図２】燃料噴射ノズルの断面図。

【図３】燃料ポンプの吐出量を変化させた場合の燃料温
度の変化を示す特性図

【図４】燃料ポンプの吐出量を表す運転領域マップ。

【図５】排気性能の改善を表す特性図。

【図６】実施の形態１を表すフローチャート。

【図７】実施の形態２を示す基本的な構成図。

【図８】実施の形態２を表すフローチャートである。

【図９】実施の形態３を示す基本的な構成図。

【図１０】実施の形態３を表すフローチャート。

【図１１】実施の形態４を示す基本的な構成図。

【図１２】実施の形態４を表すフローチャート。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン ５ 燃料噴射ノズル ６ コントロールユニット ８ 低圧フィードポンプ ９ 第一制御弁 １０ 高圧燃料ポンプ １１ 高圧配管 １２ コモンレール １４ リターン通路 １５ 第二制御弁 ４０ 切換弁 ４３ 切換弁 ５４ 排気浄化用触媒

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AA11 AA13 AB02 AC09 AD12 BA01 BA14 BA24 BA25 BA26 CA04U CB07U CB16 CC06T CC14 CC64T CC67 CC68U CC70 CD01 CD28 CE13 CE22 DB01 DB08 DB09 DC04 DC09 DC13 DC14 DC15 DC18 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB06 AB10 BA14 BA15 CB01 DB06 DB07 DB15 DC03 EA01 EA05 EA07 EA08 EA15 EA16 EA33 FA01 FA13 FA14 FB06 FB07 HA08 3G301 HA02 HA11 HA13 JA23 JA24 JA25 JA26 KA01 KA08 KA09 LB00 LB17 LC01 MA11 NA06 NA08 NC04 ND02 ND07 PA01Z PA10Z PB01A PB01Z PB08Z PE01Z PE08Z PF03Z

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズ
   ルと、燃料噴射ノズルに燃料を供給する燃料ポンプと、
   内燃機関の運転状態を検出する手段とを備え、内燃機関
   の運転状態に応じて燃料噴射ノズルから噴射される燃料
   温度を制御することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制
   御装置。
2. 【請求項２】 燃料ポンプの吐出量を変化させることで
   燃料噴射ノズルから噴射される燃料温度を制御し、内燃
   機関の運転状態に応じて、燃料温度を高めるときは燃料
   ポンプの吐出量を増大させ、燃料温度を低下させるとき
   は燃料ポンプの吐出量を減少させることを特徴とする請
   求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】 少なくとも機関の始動あるいは低負荷時
   に燃料温度を高め、高負荷時に燃料温度を低下させるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃
   料噴射制御装置。
4. 【請求項４】 ＨＣ排出量の増加する運転条件で燃料温
   度を高め、ＨＣ排出量の低下する運転条件で燃料温度を
   低下させることを特徴とする請求項１または２に記載の
   内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 【請求項５】 内燃機関の冷機時に燃料温度を高めるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃
   料噴射制御装置。
6. 【請求項６】 内燃機関の圧縮比が１６以下であること
   を特徴とする請求項１乃至５に記載の内燃機関の燃料噴
   射制御装置。
7. 【請求項７】 内燃機関の排気ガス中の還元剤濃度の変
   化により浄化率が変化する排気浄化用触媒を排気通路に
   備え、排気浄化用触媒に還元剤を供給するとき、燃料温
   度を低下させることを特徴とする請求項１または２また
   は６に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
8. 【請求項８】 燃料タンクからの燃料を燃料ポンプに供
   給するフィードポンプと、燃料ポンプで加圧された燃料
   を蓄圧するコモンレールとを備え、コモンレールに蓄圧
   された燃料を燃料噴射ノズルに供給することを特徴とす
   る請求項１乃至７に記載の内燃機関の燃料噴射制御装
   置。
9. 【請求項９】 燃料ポンプの吐出量を制御する第一制御
   弁と、燃料ポンプで加圧された燃料の一部をフィードポ
   ンプの吸入側に戻す第二制御弁とを備えたことを特徴と
   する請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
10. 【請求項１０】 燃料ポンプからコモンレールへ至る高
    圧配管に切換弁を設け、切換弁からフィードポンプの吸
    入側に至る環流路を形成し、切換弁から燃料タンクに至
    る分岐路を形成し、切換弁は燃料ポンプで加圧された燃
    料の一部をフィードポンプの吸入側に戻す位置と、燃料
    タンクに戻す位置とを切り換えることを特徴とする請求
    項８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
11. 【請求項１１】 燃料噴射ノズルからの余剰燃料を燃料
    タンクに戻すリターン通路に切換弁を設け、切換弁から
    フィードポンプの吸入側に至る環流路を形成し、切換弁
    は燃料噴射ノズルからの余剰燃料を燃料タンクに戻す位
    置と、燃料タンクに戻す位置とを切り換えることを特徴
    とする請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。