JP2773341B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JP2773341B2 JP2773341B2 JP2012476A JP1247690A JP2773341B2 JP 2773341 B2 JP2773341 B2 JP 2773341B2 JP 2012476 A JP2012476 A JP 2012476A JP 1247690 A JP1247690 A JP 1247690A JP 2773341 B2 JP2773341 B2 JP 2773341B2
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- injection
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、排気系に、酸化雰囲気中HC存在下でNOxを
浄化し得る触媒を備えたリーンバーンエンジンの排気浄
化装置に関する。
浄化し得る触媒を備えたリーンバーンエンジンの排気浄
化装置に関する。
最近、燃費向上のために、希薄或いは超希薄域の空燃
比で燃焼させるリーンバーンエンジンの開発が進められ
ている。希薄空燃比領域においては、従来の触媒ではNO
xを浄化できないので、NOx低減がリーンバーンエンジン
の課題になっており、希薄空燃比でもNOxを浄化できる
触媒が注目されている。
比で燃焼させるリーンバーンエンジンの開発が進められ
ている。希薄空燃比領域においては、従来の触媒ではNO
xを浄化できないので、NOx低減がリーンバーンエンジン
の課題になっており、希薄空燃比でもNOxを浄化できる
触媒が注目されている。
特開平１−130735号公報、特願昭63−95026号は、遷
移金属を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気
中（酸素過剰雰囲気中）かつHC（排気ガス中の炭化水
素）存在下で、NOxを還元して浄化する触媒（以下、リ
ーンNOx触媒という）を教示している。
移金属を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気
中（酸素過剰雰囲気中）かつHC（排気ガス中の炭化水
素）存在下で、NOxを還元して浄化する触媒（以下、リ
ーンNOx触媒という）を教示している。
リーンNOx触媒によるNOx浄化は、排気中のHCの一部
（部分酸化により生じた活性種）とNOxとの反応である
と推定され、排気中のHCが不足するとNOx浄化率が低下
する。とくに、触媒温度が高温（約300℃以上）になる
と排気中HCの直接酸化が進み、活性種の生成量が少なく
なって、NOx浄化率が徐々に低下する。したがって通常
の排気温度域ではHC供給律速（供給されたHC量によって
NOx浄化率が決まってしまう）になり、NOx増加が問題と
なってくる。
（部分酸化により生じた活性種）とNOxとの反応である
と推定され、排気中のHCが不足するとNOx浄化率が低下
する。とくに、触媒温度が高温（約300℃以上）になる
と排気中HCの直接酸化が進み、活性種の生成量が少なく
なって、NOx浄化率が徐々に低下する。したがって通常
の排気温度域ではHC供給律速（供給されたHC量によって
NOx浄化率が決まってしまう）になり、NOx増加が問題と
なってくる。
本発明は、リーンバーンエンジンの燃焼では燃料噴射
時期が燃焼を、したがって排気中のHC量を大きく左右す
ることを考慮し、燃料噴射時期を制御することにより、
リーンNOx触媒を備えたリーンバーンエンジンにおけるN
Ox浄化率を向上せしめることを目的とする。
時期が燃焼を、したがって排気中のHC量を大きく左右す
ることを考慮し、燃料噴射時期を制御することにより、
リーンNOx触媒を備えたリーンバーンエンジンにおけるN
Ox浄化率を向上せしめることを目的とする。
上記目的は、本発明によれば、第1A図に示す如く、 排気系に希薄空燃比運転領域で排気中のNOxを浄化す
るリーンNOx触媒（遷移金属或いは貴金属を担持せしめ
たゼオライトからなり、酸化雰囲気中（希薄空燃比運転
領域で）、HC存在下で排気ガス中のNOxを還元する触媒
として）定義する）２が装着され、各気筒の噴射時期が
運転状態に応じた最良の噴射時期となるように設定実行
する燃料噴射手段を備えた各気筒独立噴射方式の内燃機
関の排気浄化装置であって、 希薄空燃比運転該リーンNOx触媒２に流入する排気中
のHCの量がリーンNOx触媒２によるNOx浄化で必要とされ
る必要HC量に対して不足しているか否かを判定するHC量
不足判定手段４と、 HC量不足判定手段４がHC量不足と判定している時には
気筒内の燃料が未燃のま排気系に流出する割合を前記最
良の噴射時期に比べて大きくなるように燃料噴射時期を
変更する燃料噴射時期変更手段６と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気化装置によっ
て達成される。
るリーンNOx触媒（遷移金属或いは貴金属を担持せしめ
たゼオライトからなり、酸化雰囲気中（希薄空燃比運転
領域で）、HC存在下で排気ガス中のNOxを還元する触媒
として）定義する）２が装着され、各気筒の噴射時期が
運転状態に応じた最良の噴射時期となるように設定実行
する燃料噴射手段を備えた各気筒独立噴射方式の内燃機
関の排気浄化装置であって、 希薄空燃比運転該リーンNOx触媒２に流入する排気中
のHCの量がリーンNOx触媒２によるNOx浄化で必要とされ
る必要HC量に対して不足しているか否かを判定するHC量
不足判定手段４と、 HC量不足判定手段４がHC量不足と判定している時には
気筒内の燃料が未燃のま排気系に流出する割合を前記最
良の噴射時期に比べて大きくなるように燃料噴射時期を
変更する燃料噴射時期変更手段６と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気化装置によっ
て達成される。
上記において、燃料噴射時期変更手段６は、たとえば
次の何れか一つからなる。
次の何れか一つからなる。
（ｉ）燃料噴射時期を一部、吸気行程より遅らせる手段
（第１実施例）。……第３図のステップ108〜111（後
述）。
（第１実施例）。……第３図のステップ108〜111（後
述）。
（ii）燃料を一部、吸気行程の前に噴射させる手段（第
２実施例）。……第６図のステップ131〜138（後述）。
２実施例）。……第６図のステップ131〜138（後述）。
（iii）燃料を間欠多数回噴射させる手段（第３実施
例）……第７図のステップ148〜152（後述）。
例）……第７図のステップ148〜152（後述）。
（iv）複数の燃料噴射弁を同時噴射或いはグループ噴射
させる手段（第４実施例）……第８図のステップ172〜1
76（後述）。
させる手段（第４実施例）……第８図のステップ172〜1
76（後述）。
上記の各燃料噴射時期を図示すると第1B図のようにな
る。ただし、第1B図の（０）は通常時（HCが不足してい
ないとき）の燃料噴射タイミング（たとえば特開昭59−
29733号公報のもの）を示す。
る。ただし、第1B図の（０）は通常時（HCが不足してい
ないとき）の燃料噴射タイミング（たとえば特開昭59−
29733号公報のもの）を示す。
（ｉ）の場合（第１実施例）では、第1B図の（Ｉ）欄
に示すようにHC不足時に、通常時の噴射タイミングより
燃焼噴射を遅らせるので、一部の燃料はそのサイクルで
シリンダ内に入らず、次のサイクルでシリンダ内に入
る。この遅れて入る一部の燃料は、液状になりまた不規
則的にシリンダ内に入るので、不完全燃焼が増え、排気
中のHC量が増大し、それを触媒反応に用いる。
に示すようにHC不足時に、通常時の噴射タイミングより
燃焼噴射を遅らせるので、一部の燃料はそのサイクルで
シリンダ内に入らず、次のサイクルでシリンダ内に入
る。この遅れて入る一部の燃料は、液状になりまた不規
則的にシリンダ内に入るので、不完全燃焼が増え、排気
中のHC量が増大し、それを触媒反応に用いる。
（ii）の場合（第２実施例）では、第1B図の（II）欄
に示すように、HC不足時に一部の燃料を吸気行程より前
に噴射して、排気弁／吸気弁の開時期のバルブオーバー
ラップ時にシリンダ内に入れるので、一部の燃料がシリ
ンダを素通りして未燃HCのまま排気ポートに流れ、触媒
反応に使われる。
に示すように、HC不足時に一部の燃料を吸気行程より前
に噴射して、排気弁／吸気弁の開時期のバルブオーバー
ラップ時にシリンダ内に入れるので、一部の燃料がシリ
ンダを素通りして未燃HCのまま排気ポートに流れ、触媒
反応に使われる。
（iii）の場合（第３実施例）では、第1B図の（III）
欄に示すように、HC不足時に、間欠的に多数回噴射し
て、混合気がシリンダ内に流入したときにシリンダ内に
上下方向に間欠的にエア層で隔てられた混合気層を形成
し、燃焼行程で点火栓から遠い下層の混合気層に燃え残
りを生成せしめる。これによって排気中の未燃HCが増加
し、それを触媒反応に用いる。
欄に示すように、HC不足時に、間欠的に多数回噴射し
て、混合気がシリンダ内に流入したときにシリンダ内に
上下方向に間欠的にエア層で隔てられた混合気層を形成
し、燃焼行程で点火栓から遠い下層の混合気層に燃え残
りを生成せしめる。これによって排気中の未燃HCが増加
し、それを触媒反応に用いる。
（iv）の場合（第４実施例）では、第1B図の（IV）欄
に示すように、HC不足時に、（０）欄の通常の独立噴射
を同時噴射或いはグループ噴射に切替える。こうする
と、燃料噴射の1/2は吸気工程に同期していないので、
シリンダ内に上下２段に、互いにエア層で隔てられた混
合気層が形成され、下層の混合気層に燃え残りが生じ
る。これによって増加された排気中の未燃HCを触媒反応
に用いる。
に示すように、HC不足時に、（０）欄の通常の独立噴射
を同時噴射或いはグループ噴射に切替える。こうする
と、燃料噴射の1/2は吸気工程に同期していないので、
シリンダ内に上下２段に、互いにエア層で隔てられた混
合気層が形成され、下層の混合気層に燃え残りが生じ
る。これによって増加された排気中の未燃HCを触媒反応
に用いる。
まず、各気筒独立噴射方式の通常時（HCが不足してい
ない時）の基本構成、作用を説明する。
ない時）の基本構成、作用を説明する。
第2A図に示すように、内燃機関10の吸気系は、吸気管
12、スロットル弁16を内装したスロットルボディ14、サ
ージタンク20、吸気マニホルド24によって構成され、ス
ロットル弁16開度はスロットルセンサ18、吸気管負圧は
吸気管圧力センサ22によって検出される。各吸気ポート
には各気筒独立噴射の電磁制御式噴射弁26が設けられ
る。10aはシリンダ（燃焼室）で、28は点火プラグであ
る。内燃機関10の排気系は排気マニホルド30と集合され
た排気管から成り、集合された排気管には、HCセンサ
８、排気温センサ９、リーンNOx触媒２、必要に応じて
設けられる三元触媒或いは酸化触媒３が設けられる。た
だし、三元触媒或いは酸化触媒３は必須のものではな
い。ここでリーンNOx触媒２とは、遷移金属或いは貴金
属を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、
HC存在下で、排気中のNOxを還元する触媒として定義さ
れる。
12、スロットル弁16を内装したスロットルボディ14、サ
ージタンク20、吸気マニホルド24によって構成され、ス
ロットル弁16開度はスロットルセンサ18、吸気管負圧は
吸気管圧力センサ22によって検出される。各吸気ポート
には各気筒独立噴射の電磁制御式噴射弁26が設けられ
る。10aはシリンダ（燃焼室）で、28は点火プラグであ
る。内燃機関10の排気系は排気マニホルド30と集合され
た排気管から成り、集合された排気管には、HCセンサ
８、排気温センサ９、リーンNOx触媒２、必要に応じて
設けられる三元触媒或いは酸化触媒３が設けられる。た
だし、三元触媒或いは酸化触媒３は必須のものではな
い。ここでリーンNOx触媒２とは、遷移金属或いは貴金
属を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、
HC存在下で、排気中のNOxを還元する触媒として定義さ
れる。
32はディストリビュータで、そのディストリビュータ
軸32aはクランク軸２回転で１回転する。ディストリビ
ュータ32には、ディストリビュータ軸32aの回転に応じ
て、所定クランク角度毎にクランク角信号を出力するク
ランク角センサ34が内装されている。
軸32aはクランク軸２回転で１回転する。ディストリビ
ュータ32には、ディストリビュータ軸32aの回転に応じ
て、所定クランク角度毎にクランク角信号を出力するク
ランク角センサ34が内装されている。
36は電子制御装置（ECU）でマイクロコンピュータか
らなる。ECU36は、第2B図に詳細を示すように、演算を
実行するセントラルプロセッサユニット（CPU）40と、H
Cセンサ８、排気温センサ９、吸気管圧力センサ22およ
びスロットルセンサ18からのアナログ信号をディジタル
信号に変換するA/D変換器42と、クランク角センサ34か
らの信号をエンジン回転速度信号に変換して取込むエン
ジン回転速度信号形成回路44と、クロック発生回路46
と、第３図、第６〜８図の演算ルーチンを記憶しておく
ための読み出し専用記憶素子のリードオンメモリ（RO
M）48と、データを一時的に記憶するランダムアクセス
メモリ（RAM）50と、CPU40における演算結果に応じて、
駆動回路52を介して燃料噴射弁（インジェクタ）26に開
弁時間信号を出力するための出力ポート54と、これらを
連絡するバス56と、から構成されている。
らなる。ECU36は、第2B図に詳細を示すように、演算を
実行するセントラルプロセッサユニット（CPU）40と、H
Cセンサ８、排気温センサ９、吸気管圧力センサ22およ
びスロットルセンサ18からのアナログ信号をディジタル
信号に変換するA/D変換器42と、クランク角センサ34か
らの信号をエンジン回転速度信号に変換して取込むエン
ジン回転速度信号形成回路44と、クロック発生回路46
と、第３図、第６〜８図の演算ルーチンを記憶しておく
ための読み出し専用記憶素子のリードオンメモリ（RO
M）48と、データを一時的に記憶するランダムアクセス
メモリ（RAM）50と、CPU40における演算結果に応じて、
駆動回路52を介して燃料噴射弁（インジェクタ）26に開
弁時間信号を出力するための出力ポート54と、これらを
連絡するバス56と、から構成されている。
ROM48に記憶されCPU40に読み出されて燃料噴射を実行
する演算ルーチン（第３図、第６〜８図のルーチン）通
常時の燃料噴射タイミング構成を、たとえば第３図のル
ーチンを参照し、ステップ101〜105、109〜111に基づい
て説明する（ただし、第３図のステップ106、107、108
は本発明の第１実施例に特有なステップであり、後述す
る）。
する演算ルーチン（第３図、第６〜８図のルーチン）通
常時の燃料噴射タイミング構成を、たとえば第３図のル
ーチンを参照し、ステップ101〜105、109〜111に基づい
て説明する（ただし、第３図のステップ106、107、108
は本発明の第１実施例に特有なステップであり、後述す
る）。
ステップ101、102で、それぞれエンジン回転速度Ｎ、
吸気管圧力Ｐを読み込む。ステップ103に進み、たとえ
ば第４図に示したNPマップから基本噴射時間τを求め
る。ここで、燃料圧力は一定とされているから、燃料噴
射量は噴射時間τのみによって定まる。ついでステップ
104に進み、次式により、基本噴射時間τを燃料噴射ク
ランク角度θτに変換する。
吸気管圧力Ｐを読み込む。ステップ103に進み、たとえ
ば第４図に示したNPマップから基本噴射時間τを求め
る。ここで、燃料圧力は一定とされているから、燃料噴
射量は噴射時間τのみによって定まる。ついでステップ
104に進み、次式により、基本噴射時間τを燃料噴射ク
ランク角度θτに変換する。
ついでステップ105に進み、30゜〜120゜ATDC（アフタト
ップデッドセンタ）の間で予め決定されている燃料噴射
終了時期に対応する噴射終了クランク角度θＥ（θＥは
燃料の輸送期間を含んでいる）から、前記燃料噴射クラ
ンク角度θτを引くことによって、最良の燃料噴射開始
時期BIT（ベストインジェクションタイム）を計算する
（BIT＝θＥ−θτ）。ついで、ステップ106〜108（後
述）を介してステップ109に進み、クランク角センサ34
からのクランク角度信号に応じて角度θＰを求める。つ
いでにステップ110に進み、現在のクランク角度θＰがB
ITに一致しているか否かを判定し、一致したときにステ
ップ111に進んで燃料噴射を開始し、一致してないとき
には燃量噴射をバイパスしてリターンする。上記のルー
チン（ステップ106、107、108、を介さない通常時の燃
料噴射ルーチン）による燃料噴射は、第５図に示すよう
に、BITで燃料噴射が開始され、θＥで終る。この場合
の燃料噴射は、第1B図の通常時欄（０）に白抜きで示し
たタイミングとなり、噴射された燃料がシリンダ内に入
るタイミングは第1B図の上記（０）欄に黒塗りで示した
タイミングとなる。このタイミングは、特開昭59−2973
3号で提案したものに準じるタイミングとなる。
ップデッドセンタ）の間で予め決定されている燃料噴射
終了時期に対応する噴射終了クランク角度θＥ（θＥは
燃料の輸送期間を含んでいる）から、前記燃料噴射クラ
ンク角度θτを引くことによって、最良の燃料噴射開始
時期BIT（ベストインジェクションタイム）を計算する
（BIT＝θＥ−θτ）。ついで、ステップ106〜108（後
述）を介してステップ109に進み、クランク角センサ34
からのクランク角度信号に応じて角度θＰを求める。つ
いでにステップ110に進み、現在のクランク角度θＰがB
ITに一致しているか否かを判定し、一致したときにステ
ップ111に進んで燃料噴射を開始し、一致してないとき
には燃量噴射をバイパスしてリターンする。上記のルー
チン（ステップ106、107、108、を介さない通常時の燃
料噴射ルーチン）による燃料噴射は、第５図に示すよう
に、BITで燃料噴射が開始され、θＥで終る。この場合
の燃料噴射は、第1B図の通常時欄（０）に白抜きで示し
たタイミングとなり、噴射された燃料がシリンダ内に入
るタイミングは第1B図の上記（０）欄に黒塗りで示した
タイミングとなる。このタイミングは、特開昭59−2973
3号で提案したものに準じるタイミングとなる。
しかし、上記の通常時燃料噴射タイミングのみに従っ
て燃料噴射を行うと、リーンNOx開媒２を装着したリー
ンバーンエンジンでは、運転条件によっては有効なNOx
浄化を奏するための排気中HC量が不足する場合が生じる
ので、HCが不足しているか否かを判定し、HCが不足して
いるときにはHC量を増大せしめるように燃料噴射時期を
切替えることが必要となり、それを提供することが本発
明の特徴である。
て燃料噴射を行うと、リーンNOx開媒２を装着したリー
ンバーンエンジンでは、運転条件によっては有効なNOx
浄化を奏するための排気中HC量が不足する場合が生じる
ので、HCが不足しているか否かを判定し、HCが不足して
いるときにはHC量を増大せしめるように燃料噴射時期を
切替えることが必要となり、それを提供することが本発
明の特徴である。
つぎに各実施例の構成を作用とともに説明する。
第１実施例では、前記の第３図の燃料噴射制御演算ル
ーチンにおいて、ステップ105と109との間にステップ10
6、107、108を挿入する。さらに詳しくは、ステップ106
で、排気系にかつリーンNOx開媒２の上流に設けたHCセ
ンサ８（第1A図、第2A図参照）からの出力VHCを読み込
む。ついでステップ107に進み、現在の排気中HC量V
HCが、リーンNOx開媒２におけるNOx浄化で必要とされる
必要HC量V0（ただし、V0は排気温等によって変化する所
定値）に対し、不足しているか否かを判定する。VHC＞V
0なら不足せずで、VHC≦V0なら不足と判定する。したが
って、ステップ107は第１実施例におけるHC量不足判定
手段４を構成する。ただし、HC量不足判定手段４は排気
温やエンジン回転数でHC量の不足を判定する手段に置き
換えてもよい。たとえば排気温センサ９によって検出さ
れた排気温が、400℃〜500℃の範囲に在る所定温度より
高いか否か判定して高いならHC量が不足していると判断
してもよく、また、クランク角センサ34によって検出さ
れたエンジン回転数がたとえば3000rpmより大か否かを
判定して、大だとHC量が不足していると判定してもよ
い。ステップ107で不足せずと判定されたときはステッ
プ109に進み、HC量不足と判定された場合はステップ108
に進んで、最良燃料噴射開始時期BITを遅らせる。第５
図はクランク角度換算で示したものであり、BITをθＫ
だけ遅らせた場合を示しており、BITからθＫだけ遅れ
たクランク角度BITMから、θτのクランク角度範囲で、
燃料噴射が実行されることを示している。したがって、
ステップ108〜111は、第１実施例における燃料噴時期変
更手段６に対応する。
ーチンにおいて、ステップ105と109との間にステップ10
6、107、108を挿入する。さらに詳しくは、ステップ106
で、排気系にかつリーンNOx開媒２の上流に設けたHCセ
ンサ８（第1A図、第2A図参照）からの出力VHCを読み込
む。ついでステップ107に進み、現在の排気中HC量V
HCが、リーンNOx開媒２におけるNOx浄化で必要とされる
必要HC量V0（ただし、V0は排気温等によって変化する所
定値）に対し、不足しているか否かを判定する。VHC＞V
0なら不足せずで、VHC≦V0なら不足と判定する。したが
って、ステップ107は第１実施例におけるHC量不足判定
手段４を構成する。ただし、HC量不足判定手段４は排気
温やエンジン回転数でHC量の不足を判定する手段に置き
換えてもよい。たとえば排気温センサ９によって検出さ
れた排気温が、400℃〜500℃の範囲に在る所定温度より
高いか否か判定して高いならHC量が不足していると判断
してもよく、また、クランク角センサ34によって検出さ
れたエンジン回転数がたとえば3000rpmより大か否かを
判定して、大だとHC量が不足していると判定してもよ
い。ステップ107で不足せずと判定されたときはステッ
プ109に進み、HC量不足と判定された場合はステップ108
に進んで、最良燃料噴射開始時期BITを遅らせる。第５
図はクランク角度換算で示したものであり、BITをθＫ
だけ遅らせた場合を示しており、BITからθＫだけ遅れ
たクランク角度BITMから、θτのクランク角度範囲で、
燃料噴射が実行されることを示している。したがって、
ステップ108〜111は、第１実施例における燃料噴時期変
更手段６に対応する。
最良燃料噴射開始時期BITが遅れ、噴射期間τは変わ
らないので、第1B図の（Ｉ）欄に示すように、噴射燃料
の一部は、その噴射サイクルにおいてシリンダ内に入ら
ず、吸気ポート壁等に付着し、次の噴射サイクルでシリ
ンダ内に入る。このような燃料はポート壁をつたわって
液状になってシリンダ内に入るから、完全燃焼すること
が難しく、排気中のHC量を増大させる。すなわち、ステ
ップ108に切替えている期間だけ故意的に完全燃焼しな
いようにして、排気中の未燃HC量を増やす。これによっ
て、リーンNOx開媒２のNOx浄化率を、ステップ108に切
替えている期間においてだけ、増大させる。
らないので、第1B図の（Ｉ）欄に示すように、噴射燃料
の一部は、その噴射サイクルにおいてシリンダ内に入ら
ず、吸気ポート壁等に付着し、次の噴射サイクルでシリ
ンダ内に入る。このような燃料はポート壁をつたわって
液状になってシリンダ内に入るから、完全燃焼すること
が難しく、排気中のHC量を増大させる。すなわち、ステ
ップ108に切替えている期間だけ故意的に完全燃焼しな
いようにして、排気中の未燃HC量を増やす。これによっ
て、リーンNOx開媒２のNOx浄化率を、ステップ108に切
替えている期間においてだけ、増大させる。
つぎに、第２実施例を第６図を参照して説明する。ス
テップ121〜130は、第１実施例の101〜107、およびステ
ップ109〜111に対応するのでその部分の説明は省略す
る。第２実施例では、第１実施例のVHC＞V0の場合に進
むステップ108が、ステップ131〜138に代わる。すなわ
ち、ステップ126においてHC量が不足していると判定さ
れた場合には、ステップ131に進む。ステップ131で燃料
噴射クランク角度θτから、吸気行程より前に噴射すべ
き燃料噴射時間に相当するクランク角度θτ１を差し引
き、θτ２＝θτ−θτ１を求める。ここで、θτ２は
吸気行程で噴射される燃料の燃料噴射時間に相当するク
ランク角度である。ついでステップ132に進み、予め定
められた所定の燃料噴射終了時期に対応するクランク角
度からθτ２を差し引いて最良の燃料噴射開始時期に相
当するクランク角度BITを求める。ついでにステップ133
に進んで、現在のクランク角度CRPを読み込む。ついで
ステップ134に進み、吸気行程より前に噴射を開始すべ
き所定のクランク角度CR1を読み込む。クランク角度CR1
は、このクランク角度でθτ１のクランク角度にわたっ
て燃料を噴射すると、噴射された燃料が丁度、吸気／排
気バルブオーバラップ時にシリンダ内に入るように予め
設定された角度である。ついでステップ135に進み、現
在のクランク角度がCR1になっているか否かを判定し、C
RP＝CR1だとステップ136に進んで、クランク角度τ１だ
け燃料噴射を実行する。ステップ135でCRPがCR1に等し
くなければステップ137に進み、現在のクランク角度CRP
が最良燃料噴射BITに等しいか否かを判定し、等しい場
合にのみステップ138に進んで、クランク角度τ２だけ
燃料噴射を実行する。ステップ131〜138が第２実施例に
おける燃料噴射時間変更手段６を構成する。
テップ121〜130は、第１実施例の101〜107、およびステ
ップ109〜111に対応するのでその部分の説明は省略す
る。第２実施例では、第１実施例のVHC＞V0の場合に進
むステップ108が、ステップ131〜138に代わる。すなわ
ち、ステップ126においてHC量が不足していると判定さ
れた場合には、ステップ131に進む。ステップ131で燃料
噴射クランク角度θτから、吸気行程より前に噴射すべ
き燃料噴射時間に相当するクランク角度θτ１を差し引
き、θτ２＝θτ−θτ１を求める。ここで、θτ２は
吸気行程で噴射される燃料の燃料噴射時間に相当するク
ランク角度である。ついでステップ132に進み、予め定
められた所定の燃料噴射終了時期に対応するクランク角
度からθτ２を差し引いて最良の燃料噴射開始時期に相
当するクランク角度BITを求める。ついでにステップ133
に進んで、現在のクランク角度CRPを読み込む。ついで
ステップ134に進み、吸気行程より前に噴射を開始すべ
き所定のクランク角度CR1を読み込む。クランク角度CR1
は、このクランク角度でθτ１のクランク角度にわたっ
て燃料を噴射すると、噴射された燃料が丁度、吸気／排
気バルブオーバラップ時にシリンダ内に入るように予め
設定された角度である。ついでステップ135に進み、現
在のクランク角度がCR1になっているか否かを判定し、C
RP＝CR1だとステップ136に進んで、クランク角度τ１だ
け燃料噴射を実行する。ステップ135でCRPがCR1に等し
くなければステップ137に進み、現在のクランク角度CRP
が最良燃料噴射BITに等しいか否かを判定し、等しい場
合にのみステップ138に進んで、クランク角度τ２だけ
燃料噴射を実行する。ステップ131〜138が第２実施例に
おける燃料噴射時間変更手段６を構成する。
上記ルーチンにより、第1B図の（II）欄に示すよう
に、吸気行程より前にクランク角度τ１だけ先に燃料が
噴射され、その後ある時間経ててクランク角度τ２だけ
燃料が噴射され、θτ１とθτ２のクランク角度で噴射
される燃料の総和が１つのサイクルの燃料全噴射とな
る。先に噴射された燃料がインテークバルブとエキゾー
トバルブが共に開となっているバルブオーバラップ時に
シリンダ内に入り、シリンダを通り抜けて未燃のままで
排気ポートに出ていき、排気中のHCを増やす。したがっ
て、リーンNOx触媒２に供給されるHC量が増え、NOx浄化
率が向上される。後のτ２で噴射された燃料は呼気行程
でシリンダ内に入り、通常時と同様に良好な燃焼が行な
われる。
に、吸気行程より前にクランク角度τ１だけ先に燃料が
噴射され、その後ある時間経ててクランク角度τ２だけ
燃料が噴射され、θτ１とθτ２のクランク角度で噴射
される燃料の総和が１つのサイクルの燃料全噴射とな
る。先に噴射された燃料がインテークバルブとエキゾー
トバルブが共に開となっているバルブオーバラップ時に
シリンダ内に入り、シリンダを通り抜けて未燃のままで
排気ポートに出ていき、排気中のHCを増やす。したがっ
て、リーンNOx触媒２に供給されるHC量が増え、NOx浄化
率が向上される。後のτ２で噴射された燃料は呼気行程
でシリンダ内に入り、通常時と同様に良好な燃焼が行な
われる。
つぎに、第３実施例を第７図を参照して説明する。第
３実施例において、ステップ141〜147、153〜155は、第
１実施例（第３図）のステップ101〜107、109〜111に対
応するので、説明を省略する。第３実施例のステップ14
7において、現在のHC量VHCが必要HC量V0より大でなけれ
ば、すなわちHC量が不足していると判定された場合に
は、ステップ148に進み、第1B図（０）欄の通常噴射を
第1B図（III）欄の間欠多数回噴射に切替える。さらに
詳しくは、ステップ148で噴射回数ｎを読み込み、ステ
ップ149に進んで噴射回数ｎを読み込み、ステップ149に
進んで、基本燃料噴射量τに相当するクランク角度θτ
をｎ等分し、間欠噴射１回あたりの噴射クランク角度θ
τｎを求める。ついでにステップ150に進み、ステップ1
45で読み込んでおいた現在のクランク角度CRPが第１回
目の間欠噴射の噴射開始クランクCR1に等しいか否かを
判定し、等しいならステップ152に進んでクランク角度
τｎだけ燃料を噴射し、等しくないならステップ151に
進み次の噴射開始クランク角度CRn（ｎ＝２、３、４、
…ｎ）に等しいか否かを判定し、等しいならステップ15
2に進んでτｎだけ燃料を噴射する。これをｎ回繰り返
すことによって、１サイクルの間欠燃料噴射を終了す
る。ステップ148〜152が第３実施例における燃料噴射時
期変更手段６を構成する。
３実施例において、ステップ141〜147、153〜155は、第
１実施例（第３図）のステップ101〜107、109〜111に対
応するので、説明を省略する。第３実施例のステップ14
7において、現在のHC量VHCが必要HC量V0より大でなけれ
ば、すなわちHC量が不足していると判定された場合に
は、ステップ148に進み、第1B図（０）欄の通常噴射を
第1B図（III）欄の間欠多数回噴射に切替える。さらに
詳しくは、ステップ148で噴射回数ｎを読み込み、ステ
ップ149に進んで噴射回数ｎを読み込み、ステップ149に
進んで、基本燃料噴射量τに相当するクランク角度θτ
をｎ等分し、間欠噴射１回あたりの噴射クランク角度θ
τｎを求める。ついでにステップ150に進み、ステップ1
45で読み込んでおいた現在のクランク角度CRPが第１回
目の間欠噴射の噴射開始クランクCR1に等しいか否かを
判定し、等しいならステップ152に進んでクランク角度
τｎだけ燃料を噴射し、等しくないならステップ151に
進み次の噴射開始クランク角度CRn（ｎ＝２、３、４、
…ｎ）に等しいか否かを判定し、等しいならステップ15
2に進んでτｎだけ燃料を噴射する。これをｎ回繰り返
すことによって、１サイクルの間欠燃料噴射を終了す
る。ステップ148〜152が第３実施例における燃料噴射時
期変更手段６を構成する。
このような間欠噴射によって、シリンダ内には、上下
方向にｎ層に濃い混合気層が形成され（下層程先に噴射
された燃料の混合気層）、混合気層の間はエア層となっ
た状態が生成される。そして圧縮行程を経て燃焼行程で
燃焼される。しかし、点火プラグ28に近い上層の混合気
は良好に燃焼されるものの点火プラグ28から遠い下層の
混合気は燃焼されにくいので（混合気層の間のエア層で
燃焼の伝播が阻止される）、HCが生成され、排気中のHC
量が増え、リーンNOx触媒２のNOx浄化率が向上される。
なお、第７図でステップ153〜155に従う燃焼行程は第1B
図（０）欄に従う通常時の燃焼行程であり、良好な燃焼
となる。すなわち、ステップ147でVHC＞V0でないときの
み、上記の間欠燃焼噴射が行なわれる。
方向にｎ層に濃い混合気層が形成され（下層程先に噴射
された燃料の混合気層）、混合気層の間はエア層となっ
た状態が生成される。そして圧縮行程を経て燃焼行程で
燃焼される。しかし、点火プラグ28に近い上層の混合気
は良好に燃焼されるものの点火プラグ28から遠い下層の
混合気は燃焼されにくいので（混合気層の間のエア層で
燃焼の伝播が阻止される）、HCが生成され、排気中のHC
量が増え、リーンNOx触媒２のNOx浄化率が向上される。
なお、第７図でステップ153〜155に従う燃焼行程は第1B
図（０）欄に従う通常時の燃焼行程であり、良好な燃焼
となる。すなわち、ステップ147でVHC＞V0でないときの
み、上記の間欠燃焼噴射が行なわれる。
つぎに、第４実施例を第８図を参照して説明する。第
４実施例において、ステップ161〜171は第１実施例のス
テップ101〜107、109〜111に対応するので、詳細説明を
省略する。ただし、ステップ169の、燃焼噴射する気筒
の判別ステップが挿入されているが、これは通常時噴射
では独立噴射が行われるから当然のことである。第４実
施例のステップ166において、現在のHC量のVHCが必要HC
量V0より大でなければ、すなわち排気中のHC量がNOx浄
化上不足していれば、ステップ172に進み、第1B図
（０）欄の通常時噴射を第1B図（IV）欄の全気筒同時噴
射に切替える。さらに詳しくは、ステップ172で燃焼噴
射期間τを２で割ってτＳを求め、ついでステップ173
に進んで、各々の燃焼噴射期間で噴射する燃料の噴射開
始クランク角度CRS1、CRS2（予め定められた角度）を読
み込む。ついでステップ174に進み、ステップ164で読み
込んでおいた現在のクランクCRPがCRS1に等しいか否か
を判定し、等しいならステップ176に進んで全気筒同時
にτＳ時間だけ燃焼噴射し、等しくなければステップ17
5に進んでCRPがCRS2に等しいか否かを判定し、等しいと
きにステップ176に進んで全気筒同時にτＳ時間だけ燃
焼噴射する。ステップ172〜176が第４実施例における燃
焼噴射期間変更手段６を構成する。
４実施例において、ステップ161〜171は第１実施例のス
テップ101〜107、109〜111に対応するので、詳細説明を
省略する。ただし、ステップ169の、燃焼噴射する気筒
の判別ステップが挿入されているが、これは通常時噴射
では独立噴射が行われるから当然のことである。第４実
施例のステップ166において、現在のHC量のVHCが必要HC
量V0より大でなければ、すなわち排気中のHC量がNOx浄
化上不足していれば、ステップ172に進み、第1B図
（０）欄の通常時噴射を第1B図（IV）欄の全気筒同時噴
射に切替える。さらに詳しくは、ステップ172で燃焼噴
射期間τを２で割ってτＳを求め、ついでステップ173
に進んで、各々の燃焼噴射期間で噴射する燃料の噴射開
始クランク角度CRS1、CRS2（予め定められた角度）を読
み込む。ついでステップ174に進み、ステップ164で読み
込んでおいた現在のクランクCRPがCRS1に等しいか否か
を判定し、等しいならステップ176に進んで全気筒同時
にτＳ時間だけ燃焼噴射し、等しくなければステップ17
5に進んでCRPがCRS2に等しいか否かを判定し、等しいと
きにステップ176に進んで全気筒同時にτＳ時間だけ燃
焼噴射する。ステップ172〜176が第４実施例における燃
焼噴射期間変更手段６を構成する。
このようなルーチンに従う燃料噴射では、ステップ17
2〜176のルートに切替えられたときには、全気筒同時噴
射されたときに、第1B図の（IV）欄に示すように、半分
の気筒のみにおいて燃料がそのままシリンダに入り、残
りの燃料はつぎのサイクルでシリンダに入る。したがっ
て、シリンダ内には２段に混合気層が形成され、混合気
層の間にはエア層があり、下層の混合気層への燃焼伝播
が抑制され、未燃HC量が増え、排気中の未燃HC量も増え
る。したがって、リーンNOx触媒２のNOx浄化に用いるHC
が増え、NOx浄化率が向上される。ステップ161〜171に
従う燃焼は第1B図（０）欄に従う通常時の良好な燃焼で
あり、ステップ172〜176に切替えられたときのみ、上記
の、燃焼性の犠牲を伴なうNOx浄化率の向上が得られ
る。
2〜176のルートに切替えられたときには、全気筒同時噴
射されたときに、第1B図の（IV）欄に示すように、半分
の気筒のみにおいて燃料がそのままシリンダに入り、残
りの燃料はつぎのサイクルでシリンダに入る。したがっ
て、シリンダ内には２段に混合気層が形成され、混合気
層の間にはエア層があり、下層の混合気層への燃焼伝播
が抑制され、未燃HC量が増え、排気中の未燃HC量も増え
る。したがって、リーンNOx触媒２のNOx浄化に用いるHC
が増え、NOx浄化率が向上される。ステップ161〜171に
従う燃焼は第1B図（０）欄に従う通常時の良好な燃焼で
あり、ステップ172〜176に切替えられたときのみ、上記
の、燃焼性の犠牲を伴なうNOx浄化率の向上が得られ
る。
上記からわかるように、本発明では、何れの実施例に
おいても、現在の排気中のHC量VHCがNOx浄化上必要とさ
れる所定のHC量V0に比し不足しているか否かを判定し、
不足している場合のみに、燃料噴射時期を、通常時の良
好な燃料噴射時期（第1B図（０）欄のもの）から、第1B
図の（Ｉ）、（II）、（III）、（IV）欄に示した燃料
噴射時期態様の何れかに切替え、この切替えた時間にわ
たってのみ、若干の燃焼性の犠牲を伴って、HC量を増や
し、それをリーンNOx触媒２に導いてNOx浄化に必要な活
性種（NOxと反応してNOxを無害化させるもの）の生成量
を増やし、NOx浄化率を向上させる。そして、VHC＞V0で
あるときには、すなわちHC量が不足していないときに
は、通常時の良好な燃焼性の燃料噴射態様（第1B図
（０）欄）に戻し、従来通りの良好な燃焼性の運転を続
けるものである。
おいても、現在の排気中のHC量VHCがNOx浄化上必要とさ
れる所定のHC量V0に比し不足しているか否かを判定し、
不足している場合のみに、燃料噴射時期を、通常時の良
好な燃料噴射時期（第1B図（０）欄のもの）から、第1B
図の（Ｉ）、（II）、（III）、（IV）欄に示した燃料
噴射時期態様の何れかに切替え、この切替えた時間にわ
たってのみ、若干の燃焼性の犠牲を伴って、HC量を増や
し、それをリーンNOx触媒２に導いてNOx浄化に必要な活
性種（NOxと反応してNOxを無害化させるもの）の生成量
を増やし、NOx浄化率を向上させる。そして、VHC＞V0で
あるときには、すなわちHC量が不足していないときに
は、通常時の良好な燃焼性の燃料噴射態様（第1B図
（０）欄）に戻し、従来通りの良好な燃焼性の運転を続
けるものである。
本発明によれば、排気系にリーンNOx触媒を設けた内
燃機関の排気浄化装置において、HC量不足判定手段と燃
料噴射時期変更手段を設けたので、HC量不足判定手段で
排気中の現在のHC量VHCが所定の必要HC量V0より大きい
か否かを判定し、大きくないすなわちHC量不足判定され
たときには燃料噴射時期変更手段によって未燃HCを増や
すように燃料噴射時期を変更（たとえば、第1B図の
（０）欄のパターンを（Ｉ）、（II）、（III）、（I
V）の何れかのパターンに変更）し、排気中のHC量を増
大させリーンNOx触媒のNOx浄化率を向上させることがで
きる。また、専用のHCタンクを搭載する必要がなくHC切
れも生じない。さらに、気筒内の熱で木燃料が熱分解し
てリーンNOx触媒のNOx浄化率向上にとくに有効な１分子
中のＣの数の少ないHCを自動的に生成できる。
燃機関の排気浄化装置において、HC量不足判定手段と燃
料噴射時期変更手段を設けたので、HC量不足判定手段で
排気中の現在のHC量VHCが所定の必要HC量V0より大きい
か否かを判定し、大きくないすなわちHC量不足判定され
たときには燃料噴射時期変更手段によって未燃HCを増や
すように燃料噴射時期を変更（たとえば、第1B図の
（０）欄のパターンを（Ｉ）、（II）、（III）、（I
V）の何れかのパターンに変更）し、排気中のHC量を増
大させリーンNOx触媒のNOx浄化率を向上させることがで
きる。また、専用のHCタンクを搭載する必要がなくHC切
れも生じない。さらに、気筒内の熱で木燃料が熱分解し
てリーンNOx触媒のNOx浄化率向上にとくに有効な１分子
中のＣの数の少ないHCを自動的に生成できる。
第1A図は本発明の内燃機関の排気浄化装置の基本ブロッ
ク図、 第1B図は本発明の通常時の燃料噴射タイミングおよ切替
時（第１〜第４実施例含む）の燃料噴射タイミングを示
す燃料噴射タイミングチャート、 第2A図は本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の機器系
統図、 第2B図は第2A図のうち電子制御装置に係る構成図、 第３図は本発明の第１実施例に係る制御フローチャー
ト、 第４図は第３図のルーチンのステップ103の演算で用い
るエンジン回転速度Ｎ−吸気間圧力Ｐのグラフと基本噴
射時間τとの関係図、 第５図は第３図のルーチンにおける各ステップで表われ
る各種数量のクランク角度で換算した関係図、 第６図は本発明の第２実施例に係る制御フローチャー
ト、 第７図は本発明の第３実施例に係る制御フローチャー
ト、 第８図は本発明の第４実施例に係る制御フローチャー
ト、 である。 ２……リーンNOx触媒 ４……HC量判定手段 ６……燃料噴射時期変更手段 ８……HCセンサ 10……内燃機関 26……燃料噴射弁（インジェクタ） 36……電子制御装置（ECU）
ク図、 第1B図は本発明の通常時の燃料噴射タイミングおよ切替
時（第１〜第４実施例含む）の燃料噴射タイミングを示
す燃料噴射タイミングチャート、 第2A図は本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の機器系
統図、 第2B図は第2A図のうち電子制御装置に係る構成図、 第３図は本発明の第１実施例に係る制御フローチャー
ト、 第４図は第３図のルーチンのステップ103の演算で用い
るエンジン回転速度Ｎ−吸気間圧力Ｐのグラフと基本噴
射時間τとの関係図、 第５図は第３図のルーチンにおける各ステップで表われ
る各種数量のクランク角度で換算した関係図、 第６図は本発明の第２実施例に係る制御フローチャー
ト、 第７図は本発明の第３実施例に係る制御フローチャー
ト、 第８図は本発明の第４実施例に係る制御フローチャー
ト、 である。 ２……リーンNOx触媒 ４……HC量判定手段 ６……燃料噴射時期変更手段 ８……HCセンサ 10……内燃機関 26……燃料噴射弁（インジェクタ） 36……電子制御装置（ECU）
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40
Claims (1)
- 【請求項１】排気系に希薄空燃比運転領域で排気中のNO
xを浄化するリーンNOx触媒が装着され、各気筒の噴射時
期が運転状態に応じた最良の噴射時期となるように設定
実行する燃料噴射手段を備えた各気筒独立噴射方式の内
燃機関の排気浄化装置であって、 希薄空燃比運転時該リーンNOx触媒に流入する排気中のH
Cの量がリーンNOx触媒によるNOx浄化で必要とされる必
要HC量に対し不足しているか否かを判定するHC量不足判
定手段と、 HC量不足判定手段がHC量不足と判定している時には気筒
内の燃料が未燃のま排気系に流出する割合を前記最良の
噴射時期に比べて大きくなるように燃料噴射時期を変更
する燃料噴射時期変更手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012476A JP2773341B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012476A JP2773341B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03217640A JPH03217640A (ja) | 1991-09-25 |
| JP2773341B2 true JP2773341B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=11806434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012476A Expired - Fee Related JP2773341B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773341B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2688574B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1997-12-10 | 三菱自動車工業株式会社 | ディーゼルエンジンにおける排気ガス処理装置 |
| US5410873A (en) * | 1991-06-03 | 1995-05-02 | Isuzu Motors Limited | Apparatus for diminishing nitrogen oxides |
| JP3246086B2 (ja) * | 1993-06-11 | 2002-01-15 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP3344040B2 (ja) * | 1993-11-25 | 2002-11-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0611381B2 (ja) * | 1986-10-17 | 1994-02-16 | 株式会社豊田中央研究所 | 排ガス浄化方法 |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP2012476A patent/JP2773341B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03217640A (ja) | 1991-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |