JP2002371900A - 内燃機関における燃料噴射制御方法 - Google Patents
内燃機関における燃料噴射制御方法Info
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- JP2002371900A JP2002371900A JP2001184665A JP2001184665A JP2002371900A JP 2002371900 A JP2002371900 A JP 2002371900A JP 2001184665 A JP2001184665 A JP 2001184665A JP 2001184665 A JP2001184665 A JP 2001184665A JP 2002371900 A JP2002371900 A JP 2002371900A
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】トルク変動や燃料によるオイル希釈、およびデ
トネンションなどの発生を防止する内燃機関における燃
料噴射制御方法を提供する。 【解決手段】電子制御蓄圧式燃料噴射装置２０を制御し
て主噴射後にポスト噴射を行うとともに、内燃機関の排
気系３に設置した排気浄化手段５の作動排ガス温度の確
保、及び還元剤供給を行なう内燃機関である。上記ポス
ト噴射の時期は、排気行程後半に設定される。
トネンションなどの発生を防止する内燃機関における燃
料噴射制御方法を提供する。 【解決手段】電子制御蓄圧式燃料噴射装置２０を制御し
て主噴射後にポスト噴射を行うとともに、内燃機関の排
気系３に設置した排気浄化手段５の作動排ガス温度の確
保、及び還元剤供給を行なう内燃機関である。上記ポス
ト噴射の時期は、排気行程後半に設定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子制御蓄圧式燃
料噴射装置を制御して主噴射後にポスト噴射を行ない、
内燃機関の排気系に設置した排気浄化手段の作動排ガス
温度確保、及び還元剤供給を行なう内燃機関における燃
料噴射制御方法に関する。
料噴射装置を制御して主噴射後にポスト噴射を行ない、
内燃機関の排気系に設置した排気浄化手段の作動排ガス
温度確保、及び還元剤供給を行なう内燃機関における燃
料噴射制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出される微粒
子状物質（以下、ＰＭと称する）、及びＮＯｘ、ＣＯ、
ＨＣは、年々、規制が強化されており、エンジンの改良
のみでは規制値に対応できなくなってきている。
子状物質（以下、ＰＭと称する）、及びＮＯｘ、ＣＯ、
ＨＣは、年々、規制が強化されており、エンジンの改良
のみでは規制値に対応できなくなってきている。
【０００３】そこで、エンジンから排出されるＰＭにつ
いては、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、
ＤＰＦと称する）で捕集して排出ＰＭ量を低減し、ＮＯ
ｘ、ＣＯ、ＨＣについては、酸化触媒や、ＮＯｘ浄化触
媒を使用して浄化する技術が採用されようとしている。
いては、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、
ＤＰＦと称する）で捕集して排出ＰＭ量を低減し、ＮＯ
ｘ、ＣＯ、ＨＣについては、酸化触媒や、ＮＯｘ浄化触
媒を使用して浄化する技術が採用されようとしている。
【０００４】このような排ガス後処理装置においては、
ＤＰＦや触媒の作動排ガス温度を確保するために、換言
すれば、排ガス温度の上昇、及び触媒への還元剤供給の
ために、ポスト噴射、即ち、主噴射終了後に、再び、燃
料を噴射して排気管内に燃料を追加し、排ガス温度の上
昇、或いは、還元剤の増量を計ることが行なわれてい
る。また、燃料噴射弁を排気管に設置し、燃料を燃料噴
射弁から排気管内に、直接、噴射させる場合もある。
ＤＰＦや触媒の作動排ガス温度を確保するために、換言
すれば、排ガス温度の上昇、及び触媒への還元剤供給の
ために、ポスト噴射、即ち、主噴射終了後に、再び、燃
料を噴射して排気管内に燃料を追加し、排ガス温度の上
昇、或いは、還元剤の増量を計ることが行なわれてい
る。また、燃料噴射弁を排気管に設置し、燃料を燃料噴
射弁から排気管内に、直接、噴射させる場合もある。
【０００５】上記のように、ＤＰＦや触媒の作動温度確
保のために、即ち、排ガス温度の上昇や、触媒への還元
剤供給のために、主噴射後にポスト噴射を行なう場合、
ポスト噴射は、上死点後、可なり遅れた時期に噴射する
ようになる。
保のために、即ち、排ガス温度の上昇や、触媒への還元
剤供給のために、主噴射後にポスト噴射を行なう場合、
ポスト噴射は、上死点後、可なり遅れた時期に噴射する
ようになる。
【０００６】従って、ピストンが上死点位置より可なり
下方に下がってしまい、燃料噴射ノズルから噴射された
燃料がピストン上面の燃焼室から外れて直接シリンダー
に当たってしまう。更に、上死点後、可なり遅れた時期
では、ピストンの位置が可なり下方に下降しているた
め、シリンダー内の内圧が可なり下がっている。シリン
ダー内の圧力が低い時に燃料噴射ノズルから燃料を噴射
すると、噴射された燃料の貫通力が高く、噴射燃料が直
接シリンダーに当たる量が更に増加する。
下方に下がってしまい、燃料噴射ノズルから噴射された
燃料がピストン上面の燃焼室から外れて直接シリンダー
に当たってしまう。更に、上死点後、可なり遅れた時期
では、ピストンの位置が可なり下方に下降しているた
め、シリンダー内の内圧が可なり下がっている。シリン
ダー内の圧力が低い時に燃料噴射ノズルから燃料を噴射
すると、噴射された燃料の貫通力が高く、噴射燃料が直
接シリンダーに当たる量が更に増加する。
【０００７】シリンダーに燃料が当たると、洗浄性のあ
る軽油によってシリンダー表面のオイルが洗い流される
ために、潤滑不良が発生し、シリンダーの異常摩耗など
の耐久性に問題が生ずる。また、シリンダーに付着した
軽油がオイル内に混入し（オイルダイリュウション）、
オイルを軽油によって希釈してしまい、オイル量の異常
増加、及び潤滑性不良を起こし、エンジンの耐久性低下
の原因となる。
る軽油によってシリンダー表面のオイルが洗い流される
ために、潤滑不良が発生し、シリンダーの異常摩耗など
の耐久性に問題が生ずる。また、シリンダーに付着した
軽油がオイル内に混入し（オイルダイリュウション）、
オイルを軽油によって希釈してしまい、オイル量の異常
増加、及び潤滑性不良を起こし、エンジンの耐久性低下
の原因となる。
【０００８】また、ポスト噴射では、燃料が噴射される
と、シリンダー内で燃料が燃焼するために、トルク増加
が生じてしまう。ポスト噴射は、上記のように、排ガス
温度上昇、ＨＣ添加が目的であるから、トルク増加が生
ずると、更に複雑な燃料噴射制御が必要となる。
と、シリンダー内で燃料が燃焼するために、トルク増加
が生じてしまう。ポスト噴射は、上記のように、排ガス
温度上昇、ＨＣ添加が目的であるから、トルク増加が生
ずると、更に複雑な燃料噴射制御が必要となる。
【０００９】このような問題を無くすために、排気管に
直接燃料噴射弁を設置して、触媒への還元剤供給と、排
気温度上昇用の燃料を添加するシステムも考案されてい
るが、排気管に直接燃料噴射弁を設置するシステムで
は、構造が複雑になるとともに、加熱された排気管上に
燃料噴射弁を設置するために、耐久性や火災などが問題
となる。
直接燃料噴射弁を設置して、触媒への還元剤供給と、排
気温度上昇用の燃料を添加するシステムも考案されてい
るが、排気管に直接燃料噴射弁を設置するシステムで
は、構造が複雑になるとともに、加熱された排気管上に
燃料噴射弁を設置するために、耐久性や火災などが問題
となる。
【００１０】一方、ポスト噴射を、排気弁が閉止する直
前に噴射して未燃燃料の増加を計ることが提案されてい
る（特開平８−４２３２６号公報）。
前に噴射して未燃燃料の増加を計ることが提案されてい
る（特開平８−４２３２６号公報）。
【００１１】しかしながら、排気弁閉止直前（上死点前
１０°〜０°）のポスト噴射では、排気弁が殆ど閉じて
いる状態なので、この時期には、シリンダー内のガス流
動が殆どない。また、上死点付近では、ピストン速度も
零に等しいので、ガス流動が期待できない。特に、シリ
ンダー内から排気弁を通過して排気ポート内へのガス流
動は無いに等しい。
１０°〜０°）のポスト噴射では、排気弁が殆ど閉じて
いる状態なので、この時期には、シリンダー内のガス流
動が殆どない。また、上死点付近では、ピストン速度も
零に等しいので、ガス流動が期待できない。特に、シリ
ンダー内から排気弁を通過して排気ポート内へのガス流
動は無いに等しい。
【００１２】従って、この時期に噴射された燃料は、排
気ポートへ流出できず、燃焼室内に留まって残存してし
まう。特に、排気上死点では、シリンダー内圧力が大気
圧力付近であり、更に、ピストンが燃料噴射弁に最接近
しているので、燃料噴射弁から燃料が噴射された途端
に、燃焼室の壁面に付着してしまう。従って、未燃燃料
のＨＣを増やす効果は期待できない。
気ポートへ流出できず、燃焼室内に留まって残存してし
まう。特に、排気上死点では、シリンダー内圧力が大気
圧力付近であり、更に、ピストンが燃料噴射弁に最接近
しているので、燃料噴射弁から燃料が噴射された途端
に、燃焼室の壁面に付着してしまう。従って、未燃燃料
のＨＣを増やす効果は期待できない。
【００１３】また、残存燃料は、次の燃焼サイクルまで
持ち越され、その燃焼行程の極めて早い時期に過早着火
し、デトネンションなどの異常燃焼を生じ、ピストン、
シリンダーヘッドなどの溶損などの問題を起こし、最悪
の場合、運転不能となる。
持ち越され、その燃焼行程の極めて早い時期に過早着火
し、デトネンションなどの異常燃焼を生じ、ピストン、
シリンダーヘッドなどの溶損などの問題を起こし、最悪
の場合、運転不能となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、係る従来の
問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、トルク変動、燃料によるオイル希釈、及びデトネ
ンションなどが発生しない内燃機関における燃料噴射制
御方法を提供することにある。
問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、トルク変動、燃料によるオイル希釈、及びデトネ
ンションなどが発生しない内燃機関における燃料噴射制
御方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、次のように構成されている。
め、本発明は、次のように構成されている。
【００１６】すなわち、 （１） 電子制御蓄圧式燃料噴射装置を制御して主噴射
後にポスト噴射を行ない、内燃機関の排気系に設置した
排気浄化手段の作動排ガス温度確保、及び還元剤供給を
行なう内燃機関において、ポスト噴射の時期を、排気行
程後半に設定することを特徴とする内燃機関における燃
料噴射制御方法である。
後にポスト噴射を行ない、内燃機関の排気系に設置した
排気浄化手段の作動排ガス温度確保、及び還元剤供給を
行なう内燃機関において、ポスト噴射の時期を、排気行
程後半に設定することを特徴とする内燃機関における燃
料噴射制御方法である。
【００１７】（２） ポスト噴射の時期を、排気上死点
前４５°〜２０°に設定することを特徴とする（１）記
載の内燃機関における燃料噴射制御方法である。
前４５°〜２０°に設定することを特徴とする（１）記
載の内燃機関における燃料噴射制御方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００１９】図２に示すように、ディーゼルエンジン１
の排気マニホルド２には、排気管３が接続されている。
排気管３は、その途中にパティキュレート捕集器４を備
えている。この捕集器４の中には、酸化触媒を塗布した
パティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）５が
収容されている。
の排気マニホルド２には、排気管３が接続されている。
排気管３は、その途中にパティキュレート捕集器４を備
えている。この捕集器４の中には、酸化触媒を塗布した
パティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）５が
収容されている。
【００２０】図３に示すように、ＤＰＦ５は、コージェ
ライト製の多孔質の隔壁６によって仕切られた多角形断
面を有し、これらの隔壁６により互いに平行に形成され
た貫通孔７の入口側８と出口側９とが目封じ材１０によ
り交互に封止されている。このＤＰＦ５は、その入口側
から導入された排ガスａが多孔質の隔壁６を通過する際
に、含有するパティキュレート（以下、ＰＭという）が
濾過され、ＰＭの減少した清浄な排ガスが出口側９から
排出されるようになっている。また、このＤＰＦ５に
は、酸化触媒である白金（Ｐｔ）及びセリア（Ｃｅ
2 Ｏ）が担持されている。
ライト製の多孔質の隔壁６によって仕切られた多角形断
面を有し、これらの隔壁６により互いに平行に形成され
た貫通孔７の入口側８と出口側９とが目封じ材１０によ
り交互に封止されている。このＤＰＦ５は、その入口側
から導入された排ガスａが多孔質の隔壁６を通過する際
に、含有するパティキュレート（以下、ＰＭという）が
濾過され、ＰＭの減少した清浄な排ガスが出口側９から
排出されるようになっている。また、このＤＰＦ５に
は、酸化触媒である白金（Ｐｔ）及びセリア（Ｃｅ
2 Ｏ）が担持されている。
【００２１】図２において、３０は、電子制御装置（以
下、ＥＣＵという）であり、このＥＣＵ３０には、エン
ジン回転数ｂ、アクセル開度ｃ、捕集器４の入口に設け
た排ガス温度センサ１１から出力されるＤＰＦ入口の排
ガス温度ｄ、及びＤＰＦ５の前後に設けた２つの圧力セ
ンサ１２，１２から出力されるＤＰＦ入口側とＤＰＦ出
口側との差圧ｅが入力されるようになっている。なお、
図中、１３は消音器、１４はバッテリー、１５は燃料タ
ンクを示している。
下、ＥＣＵという）であり、このＥＣＵ３０には、エン
ジン回転数ｂ、アクセル開度ｃ、捕集器４の入口に設け
た排ガス温度センサ１１から出力されるＤＰＦ入口の排
ガス温度ｄ、及びＤＰＦ５の前後に設けた２つの圧力セ
ンサ１２，１２から出力されるＤＰＦ入口側とＤＰＦ出
口側との差圧ｅが入力されるようになっている。なお、
図中、１３は消音器、１４はバッテリー、１５は燃料タ
ンクを示している。
【００２２】図１に示すように、ＥＣＵ３０には、更
に、クランク角センサー１６から出力される信号が入力
される。クランク角センサー１６は、フライホイール１
９の近傍に設けられる。ポスト噴射時期は、排気行程の
後半、即ち、排気上死点前４５°〜２０°に設定されて
いる。
に、クランク角センサー１６から出力される信号が入力
される。クランク角センサー１６は、フライホイール１
９の近傍に設けられる。ポスト噴射時期は、排気行程の
後半、即ち、排気上死点前４５°〜２０°に設定されて
いる。
【００２３】また、上記ディーゼルエンジン１は、各気
筒毎にコモンレール式の電子制御蓄圧式燃料噴射弁２０
を備えている。電子制御蓄圧式燃料噴射弁２０は、燃料
噴射弁本体２１の頂部に電磁弁２２を備え、電磁弁２２
に付随するソレノイド（図示せず）が励磁されると、針
弁（図示せず）が燃料の油圧によって押し上げられて燃
料噴射孔（図示せず）から燃料が噴射され、ソレノイド
の励磁が消去されると、図示しないリターンスプリング
及び燃料の油圧によって上記針弁（図示せず）が弁座に
着座するようになっている。図中、１７はレール圧セン
サ、１８は高圧ポンプ、２５はコモンレールを示してい
る。
筒毎にコモンレール式の電子制御蓄圧式燃料噴射弁２０
を備えている。電子制御蓄圧式燃料噴射弁２０は、燃料
噴射弁本体２１の頂部に電磁弁２２を備え、電磁弁２２
に付随するソレノイド（図示せず）が励磁されると、針
弁（図示せず）が燃料の油圧によって押し上げられて燃
料噴射孔（図示せず）から燃料が噴射され、ソレノイド
の励磁が消去されると、図示しないリターンスプリング
及び燃料の油圧によって上記針弁（図示せず）が弁座に
着座するようになっている。図中、１７はレール圧セン
サ、１８は高圧ポンプ、２５はコモンレールを示してい
る。
【００２４】次に、ディーゼルエンジンの動作について
説明する。
説明する。
【００２５】ＤＰＦ５にＰＭが堆積し、圧力センサ１
２，１２によって検出されるＤＰＦ５の入口側と出口側
との差圧ｅが所定圧以上となり、且つ、ＤＰＦ入口の温
度センサ１１が所定値以下の排ガス温度ｄを検出する
と、ＥＣＵ３０は、ＤＰＦ差圧センサ１２、及びＤＰＦ
入口排ガス温度センサ１１の各検出出力に基づいて主噴
射後にポスト噴射を実施し、排ガス温度上昇、及び酸化
触媒へ還元剤（ＨＣ）を供給する。このポスト噴射時期
は、排気行程後半、即ち、排気上死点前４５°〜２０°
ＣＡ間に行なわれる。
２，１２によって検出されるＤＰＦ５の入口側と出口側
との差圧ｅが所定圧以上となり、且つ、ＤＰＦ入口の温
度センサ１１が所定値以下の排ガス温度ｄを検出する
と、ＥＣＵ３０は、ＤＰＦ差圧センサ１２、及びＤＰＦ
入口排ガス温度センサ１１の各検出出力に基づいて主噴
射後にポスト噴射を実施し、排ガス温度上昇、及び酸化
触媒へ還元剤（ＨＣ）を供給する。このポスト噴射時期
は、排気行程後半、即ち、排気上死点前４５°〜２０°
ＣＡ間に行なわれる。
【００２６】従って、ディーゼルエンジン１の燃焼室の
排気ポートに十分なガス流動がある時期に電子制御蓄圧
式燃料噴射弁２０から燃料がポスト噴射されるために、
シリンダーの内壁へのポスト噴射燃料の付着も極めて減
少する。その結果、オイルダイリュウションを生ずるこ
とも無くなる。また、ポスト噴射に起因するトルク変動
も少なくなる。
排気ポートに十分なガス流動がある時期に電子制御蓄圧
式燃料噴射弁２０から燃料がポスト噴射されるために、
シリンダーの内壁へのポスト噴射燃料の付着も極めて減
少する。その結果、オイルダイリュウションを生ずるこ
とも無くなる。また、ポスト噴射に起因するトルク変動
も少なくなる。
【００２７】この実施形態では、酸化触媒としてアルミ
ナ製のハニカム担体にＰｔを担持したモノリス触媒を挙
げたが、ハニカム担体としては、コージェライト、ベリ
リア、ムライト、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素
などのセラミックスを用いてもよく、また、モノリス触
媒ではなく、ペレット触媒でもよい。また、ハニカム担
体にＰｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ
などの活性金属を担持してもよい。
ナ製のハニカム担体にＰｔを担持したモノリス触媒を挙
げたが、ハニカム担体としては、コージェライト、ベリ
リア、ムライト、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素
などのセラミックスを用いてもよく、また、モノリス触
媒ではなく、ペレット触媒でもよい。また、ハニカム担
体にＰｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ
などの活性金属を担持してもよい。
【００２８】図４は、ポスト噴射時期と、排気ポート中
のＨＣ濃度（還元剤濃度）（％）及びオイルダイリュウ
ションとの関係を示す図であるが、この図４から、ポス
ト噴射時期を排気上死点前４５°〜２０°に設定する
と、排気ポート中のＨＣ濃度が３％台に上昇する一方、
オイルダイリュウションが急激に低下することが分か
る。
のＨＣ濃度（還元剤濃度）（％）及びオイルダイリュウ
ションとの関係を示す図であるが、この図４から、ポス
ト噴射時期を排気上死点前４５°〜２０°に設定する
と、排気ポート中のＨＣ濃度が３％台に上昇する一方、
オイルダイリュウションが急激に低下することが分か
る。
【００２９】なお、従来の如く、排気弁が閉じる直前に
ポスト噴射を行なった場合には、排気ポート中のＨＣが
０．７％以下に落ちる。
ポスト噴射を行なった場合には、排気ポート中のＨＣが
０．７％以下に落ちる。
【００３０】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、ポスト
噴射時期を、排気行程後半に設定することにより、オイ
ルダイリュウション、及びトルク変動が無く、更に、残
留燃料の異常燃焼に起因するエンジン溶損を未然に防止
することが可能になった。
噴射時期を、排気行程後半に設定することにより、オイ
ルダイリュウション、及びトルク変動が無く、更に、残
留燃料の異常燃焼に起因するエンジン溶損を未然に防止
することが可能になった。
【図１】本発明の燃料噴射制御方法を実施する燃料噴射
制御系の概略図である。
制御系の概略図である。
【図２】エンジンの排気系を示す説明図である。
【図３】ＤＰＦの説明図である。
【図４】ポスト噴射時期と、排気ポート中のＨＣ濃度
（還元剤濃度）（％）及びオイルダイリュウションとの
関係を示す図である。
（還元剤濃度）（％）及びオイルダイリュウションとの
関係を示す図である。
３ 内燃機関の排気系 ５ 排気浄化手段 ２０ 電子制御蓄圧式燃料噴射装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G091 AA18 AB02 AB13 BA01 BA13 CA02 CA18 CB03 DC01 EA01 EA07 EA17 EA32 FC05 GA01 GA06 GB02W GB06W 3G301 HA02 JA04 JA21 JA24 LB11 LC01 MA11 MA19 MA26 NE12 PA11Z PD11Z PD14Z PE01Z PF03Z
Claims (2)
- 【請求項１】 電子制御蓄圧式燃料噴射装置を制御して
主噴射後にポスト噴射を行ない、内燃機関の排気系に設
置した排気浄化手段の作動排ガス温度確保、及び還元剤
供給を行なう内燃機関において、ポスト噴射の時期を、
排気行程後半に設定することを特徴とする内燃機関にお
ける燃料噴射制御方法。 - 【請求項２】 ポスト噴射の時期を、排気上死点前４５
°〜２０°に設定することを特徴とする請求項１記載の
内燃機関における燃料噴射制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001184665A JP2002371900A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 内燃機関における燃料噴射制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001184665A JP2002371900A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 内燃機関における燃料噴射制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002371900A true JP2002371900A (ja) | 2002-12-26 |
Family
ID=19024387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001184665A Pending JP2002371900A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 内燃機関における燃料噴射制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002371900A (ja) |
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