JP3153660B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
等の排気浄化装置、特に排気系にＮＯｘ浄化触媒を設置
すると共に、該ＮＯｘ浄化触媒の上流側で排気ガスに燃
料成分を添加するようにしたエンジンの排気浄化装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用などのエンジンにおいては、燃
焼後の排気ガスを浄化するための触媒が排気系に備えら
れる場合があるが、この種の排気ガス浄化用触媒として
は、排気ガス中に含まれる有害成分の中でも特に環境に
対する影響の大きい一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（Ｈ
Ｃ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の３成分に優れた浄化特
性を発揮する三元触媒が広く知られている。

【０００３】しかしながら、ディーゼルエンジン等の理
論空燃比よりも酸素過剰状態で燃焼が行われるエンジン
においては、燃焼後の排気ガスの組成も燃焼時の空燃比
を反映して酸素過剰状態となることから、酸素過剰雰囲
気（リーン雰囲気）においてＮＯｘ浄化性能が極端に低
下する従来の三元触媒ではＮＯｘを効果的に除去できな
いという問題があり、そのため排気系に排気ガス浄化触
媒を設置する場合には、例えば金属担持ゼオライトのよ
うなリーン雰囲気においても優れたＮＯｘ浄化特性を示
す触媒（以下、ＮＯｘ浄化触媒という）が設置されるこ
とになる。

【０００４】そして、最近の研究によれば、この種のＮ
Ｏｘ浄化触媒にＨＣ成分（燃料成分）を添加すればＮＯ
ｘ浄化率が向上することが明らかにされており、排気系
にＮＯｘ浄化触媒を設置したエンジンにおいても、上記
の現象を利用して排気ガスに燃料成分を添加供給するこ
とによりＮＯｘ浄化性能を更に向上させることが試みら
れている。

【０００５】その一例として、燃料添加用のインジェク
タを排気系に設置することによりＮＯｘ浄化触媒にダイ
レクトに燃料成分を供給しようという考え方がある。

【０００６】また、例えば実開平３−６８５１６号公報
に開示されているように、各気筒ごとに備えられた燃料
供給用のインジェクタを利用して排気行程にある気筒に
ＮＯｘ浄化促進用の燃料を噴射供給しようという考え方
もある。この場合、エンジンの排気系に燃料添加用のイ
ンジェクタを設置する必要がないので、システム構成が
簡素化されるという利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排気系
に設置されたＮＯｘ浄化触媒の上流側で排気ガスに燃料
を添加した場合には、ＮＯｘ浄化率が増大して排気性能
が向上する反面、添加された燃料が燃焼に寄与しないこ
とから燃料消費量が増大するという別の側面があり、排
気性能と燃費性能とを高い水準で両立することが要請さ
れる。

【０００８】ところで、この種のエンジンにおいては、
主噴射の噴射条件やエンジンの運転条件によってはＨＣ
の発生量が増加する場合がある。

【０００９】つまり、例えば燃料の噴射圧力を運転状態
に応じて可変制御するようにしたエンジンにおいて、例
えばエンジンの異常や他の制御との関係から燃料噴射圧
の実際値が設定値よりも増加した場合には、燃料の微粒
化が促進されると同時に燃料の希薄な領域の形成が進ん
でＨＣが発生しやすくなる。

【００１０】また、この種のエンジンにおいては、燃焼
騒音やＮＯｘの低減を目的として主噴射に先立って少量
の燃料を噴射するパイロット噴射が行われる場合がある
が、この場合パイロット噴射された燃料が完全に燃焼せ
ずにＨＣの発生量が増加することになる。

【００１１】この発明は排気系に設置されたＮＯｘ浄化
触媒の上流側で排気ガスに燃料成分を添加するようにし
たエンジンにおける上記の問題に鑑みてなされたもので
あり、燃焼時に発生するＨＣに着目して、ＮＯｘ浄化性
能を損なうことなく燃費性能を改善することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち、本願の請求項
１の発明（以下、第１発明という）に係るディーゼルエ
ンジンの排気浄化装置は、気筒ごとに燃焼用の燃料を噴
射する燃料噴射手段が設けられ、かつ排気系に排気ガス
中の窒素酸化物を浄化するＮＯｘ浄化触媒が設置された
ディーゼルエンジンにおいて、上記排気系におけるＮＯ
ｘ浄化触媒よりも上流側で排気ガスに燃料を添加する燃
料添加手段を備えると共に、上記燃料噴射手段から設定
値を超える圧力で燃焼用の燃料が噴射されるときに、上
記燃料添加手段による燃料の添加量を減少させる制御手
段を設けたことを特徴とする。

【００１３】また、本願の請求項２の発明（以下、第２
発明という）に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置
は、気筒ごとに燃焼用の燃料を主噴射とそのパイロット
噴射とに分けて噴射する燃料噴射手段が設けられ、かつ
排気系に排気ガス中の窒素酸化物を浄化するＮＯｘ浄化
触媒が設置されたディーゼルエンジンにおいて、上記排
気系におけるＮＯｘ浄化触媒よりも上流側で排気ガスに
燃料を添加する燃料添加手段を備えると共に、上記燃料
噴射手段から主噴射に先行するパイロット噴射が行われ
る運転状態のときに、上記燃料添加手段による燃料の添
加量を減少させる制御手段を設けたことを特徴とする。

【００１４】また、本願の請求項３の発明（以下、第３
発明という）に係るエンジンの排気浄化装置は、気筒ご
とに燃焼用の燃料を噴射する燃料噴射手段が設けられ、
かつ排気系に排気ガス中の窒素酸化物を酸素過剰雰囲気
で浄化するＮＯｘ浄化触媒が設置されたエンジンにおい
て、上記排気系におけるＮＯｘ浄化触媒よりも上流側で
排気ガスにＨＣ成分を添加するＨＣ成分添加手段と、上
記ＮＯｘ浄化触媒の出口側酸素濃度を検出する検出手段
と、該検出手段により検出される出口側酸素濃度が高い
ほど、上記ＨＣ成分の添加量を減量させる制御手段を設
けたことを特徴とする。

【００１５】また、本願の請求項４の発明（以下、第４
発明という）は、上記第３発明に係るエンジンの排気浄
化装置において、検出手段は、ＮＯｘ浄化触媒の入口側
酸素濃度と出口側酸素濃度の差を検出し、制御手段は、
その差の絶対値が小さいほどＨＣ成分の添加量を減量さ
せるものとしたことを特徴とする。

【００１６】さらに、本願の請求項５の発明（以下、第
５発明という）は、上記第４発明に係るエンジンの排気
浄化装置において、検出手段は、ＮＯｘ浄化触媒の入口
側酸素濃度を検出する入口側Ｏ２センサと、出口側酸素
濃度を検出する出口側Ｏ２センサとを有し、これらのセ
ンサの検出値に基づいて入口側酸素濃度と出口側酸素濃
度の差を検出するものとしたことを特徴とする。

【００１７】そして、本願の請求項６の発明（以下、第
６発明という）は、上記第１発明ないし第３発明に係る
ディーゼルエンジンもしくはエンジンの排気浄化装置に
おいて、ＮＯｘ浄化触媒は、金属担持ゼオライトである
ことを特徴とする。

【００１８】

【作用】上記の構成によれば、次のような作用が得られ
る。

【００１９】まず、第１、第２発明のディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置によれば、ＨＣの発生しやすい運転状
況のとき、具体的には、燃料噴射手段から設定値を超え
る圧力で燃焼用の燃料が噴射されるとき、または、燃料
噴射手段から主噴射に先行するパイロット噴射が行われ
る運転状態のときに、排気ガスへの燃料の添加量が減少
されるようになっているので、不要な燃料消費が抑制さ
れて燃費性能が向上すると共に、排気ガス中に本来含ま
れるＨＣによって触媒反応が促進されることになるので
良好なＮＯｘ浄化性能が得られることにもなる。

【００２０】また、第３発明のエンジンの排気浄化装置
によれば、排気ガス中の窒素酸化物を酸素過剰雰囲気で
浄化するＮＯｘ浄化触媒が設置されたエンジンにおい
て、上 記ＮＯｘ浄化触媒の出口側酸素濃度が高いほど、
また、第４発明によれば、同じく、ＮＯｘ浄化触媒の入
口側酸素濃度と出口側酸素濃度の差の絶対値が小さいほ
ど、ＮＯｘ浄化触媒よりも上流側で排気ガスに添加する
ＨＣ成分を減量させたので、酸素過剰雰囲気において排
気ガス中のＨＣが酸化され、ＮＯｘがＨＣによって十分
還元されないときには、排気ガス中に添加されるＨＣ成
分が増量されて、ＮＯｘ浄化され、逆にＮＯｘが排気ガ
ス中のＨＣによって十分還元されているときは、不必要
にＨＣを添加することが回避されて、燃費性能と排気浄
化性能とが両立されることになる。

【００２１】さらに、第５発明によれば、上記第４発明
におけるＮＯｘ浄化触媒の入口側酸素濃度と出口側酸素
濃度の差が、ＮＯｘ浄化触媒の入口側酸素濃度を検出す
る入口側Ｏ２センサとで検出されるので、この差が精度
よく検出されることになって、燃費性能と排気浄化性能
の両立が効果的に達成されることになる。

【００２２】そして、第６発明によれば、上記各発明の
作用が、金属担持ゼオライトを用いたＮＯｘ浄化触媒に
ついて達成されることになる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を直列４気筒ディーゼルエンジ
ンに適用した実施例について説明する。

【００２４】先ず、図１により実施例に係るエンジン１
の全体構成について説明すると、エンジン本体２には４
個の気筒が列状に配置されていると共に、これらの気筒
にはそれぞれサージタンク３から分岐した４本の独立吸
気管４…４を介して新気が導入されるようになってい
る。

【００２５】一方、このエンジン１の排気系には、各気
筒から排出された排気ガスを集合させる排気マニホルド
５と、該排気マニホルド５に接続された排気管６とが設
けられていると共に、この排気管６の途中に例えば金属
担持ゼオライトで構成されるＮＯｘ浄化触媒を備えた触
媒コンバータ７が設置されている。

【００２６】そして、エンジン１によって駆動される燃
料噴射ポンプ８が設けられ、この燃料噴射ポンプ８から
吐出された高圧の燃料が、それぞれ燃料供給配管９…９
を介して各気筒ごとに備えられたインジェクタ１０…１
０に供給されるようになっている。

【００２７】ここで、実施例に係るエンジン１の具体的
な構成を説明すると、図２、図３に示すように、エンジ
ン本体２を構成するシリンダブロック２１に形成された
シリンダボア２２にはピストン２３が上下摺動自在とし
て内挿されていると共に、シリンダブロック２１の上部
に取り付けられたシリンダヘッド２４の下面と、シリン
ダブロック２１における上記シリンダボア２１の内周面
と、上記ピストン２３の上面とで燃焼室２５が構成され
ている。

【００２８】そして、上記シリンダヘッド２４には、一
方の側面からそれぞれ燃焼室２５に通じる２個の吸気ポ
ート２６，２６と、他方の側面からそれぞれ燃焼室２５
に通じる２個の排気ポート２７，２７とが設けられ、こ
れらの各ポート２６，２６，２７，２７の燃焼室２５へ
の開口部２６ａ，２６ａ，２７ａ，２７ａがシリンダヘ
ッド下面に方形状に配設されていると共に、吸気ポート
２６，２６の開口部２６ａ，２６ａをそれぞれ開閉する
２個の吸気弁２８，２８と、排気ポート２７，２７の開
口部２７ａ，２７ａをそれぞれ開閉する２個の排気弁２
９，２９とが備えられている。そして、これらの吸、排
気弁２８，２８，２９，２９の弁軸部２８ａ，２８ａ，
２９ａ，２９ａがシリンダヘッド２４を貫通して上方に
突出していると共に、それぞれの弁軸部２８ａ，２８
ａ，２９ａ，２９ａに連設された円盤状の傘部２８ｂ，
２８ｂ，２９ｂ，２９ｂが、各ポート２６，２６，２
７，２７の開口部２６ａ，２６ａ，２６ｂ，２６ｂにそ
れぞれ嵌合されたバルブシート３０…３０に密着、離反
するようになっている。

【００２９】また、シリンダヘッド２４には燃焼室２５
の中央位置に開口する段付状のインジェクタ挿入孔３１
が上下方向に設けられて、実施例に係るインジェクタ１
０が先端の燃料噴射部１０ａを燃焼室２５内に露出させ
た状態で上記インジェクタ挿入孔３１に挿入されている
と共に、２本の取付ボルト３２，３２が該インジェクタ
１０の中間部分のフランジ部１０ｂの上面で支持された
固定板３３を貫通してシリンダヘッド２４に螺合される
ことにより、インジェクタ１０とシリンダヘッド２４と
が一体化されている。

【００３０】次に、上記インジェクタ１０の具体的な構
成を説明する。

【００３１】図４に示すように、インジェクタ本体１０
１の下部には燃料噴射部１０ａを下方に膨出させたノズ
ル１０２が一体的に設けられていると共に、該ノズル１
０２に摺動自在に内挿されたニードル弁１０３の周囲に
は燃料を一時貯留する油室１０４が設けられている。な
お、実施例においては、ノズル１０２に設けた上記燃料
噴射部１０ａには、図５に拡大して示すように、一端が
サック１０５に開口する４個の噴孔１０６…１０６が平
面視で十字形に配置されている。

【００３２】また、インジェクタ本体１０１の中間部分
に設けられた上記フランジ部１０ｂには、燃料供給配管
９を介して供給される燃料を導入する燃料入口１０７が
設けられて、該燃料入口１０７から導入された燃料が燃
料供給通路１０８を介して上記油室１０４に供給される
ようになっている。そして、インジェクタ本体１０１の
中間部分には下端側が上記ニードル弁１０３に有機的に
結合されたプランジャ１０９が摺動自在に内挿されてお
り、該プランジャ１０９の上端側に臨んで形成した圧力
制御室１１０が、インジェクタ本体１０１の上部に設け
られた電磁三方弁１１１を介して、フランジ部１０ｂに
設けられた燃料出口１１２と上記燃料入口１０７とに選
択的に連通するようになっている。

【００３３】つまり、上記電磁三方弁１１１は軸方向に
進退可能な弁体１１３と、電磁力により該弁体１１３を
吸引するソレノイドコイル１１４とを有すると共に、上
記ソレノイドコイルの非通電状態においては、上記弁体
１１３がスプリング１１５による付勢力を受けて、上記
燃料入口１０７の直下流で燃料供給通路１０８から分岐
された供給ポート１１６を、図のように制御ポート１１
７及びオリフィス１１８を介して上記圧力制御室１１０
に連通させた状態で、上記燃料出口１１２に通じる排出
ポート１１９を遮断する。したがって、燃料入口１０７
から導入された高圧の燃料が供給ポート１１６を経て圧
力制御室１１０に導入され、その圧力によりニードル弁
１０３の上動が規制されることになって燃料噴射部１０
ａからの燃料噴射が妨げられる。

【００３４】一方、上記ソレノイドコイル１１４の通電
時には、図６に示すように、電磁三方弁の１１１の弁体
１１３がソレノイドコイル１１４に吸引されることによ
りスプリング１１５の付勢力に逆らって上動する。した
がって、圧力制御室１１０が排出ポート１１９に連通す
ることにによりプランジャ１０９に作用する圧力が解放
されて、ニードル弁１０３の上動運動の規制状態が解除
されることになる。これにより、燃料供給通路１０８を
介して上記油室１０４に供給される燃料が、図のように
ニードル弁１０３を上方に押し上げて燃料噴射部１０ａ
に設けられたサック１０５に流入し、噴孔１０６…１０
６を通って燃焼室２５内に噴射されることになる。その
場合に、噴孔１０６…１０６から噴射された燃料噴霧Ｘ
…Ｘは、図のように拡散して飛散することになる。

【００３５】なお、この実施例においては、インジェク
タ１０の燃料噴射部１０ａに設けられた噴孔１０６…１
０６の軸線Ｌ…Ｌが、図３に示すように、平面視で吸、
排気弁２８，２８，２９，２９の弁軸部２８ａ，２８
ａ，２９ａ，２９ａを指向するようにインジェクタ１０
がシリンダヘッド２４に取り付けられている。

【００３６】さらに、このエンジン１には、図１に示す
ようにコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）４
０が備えられている。このＥＣＵ４０は、エンジン１の
クランク角を検出するクランク角センサ４１からの信号
と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷センサ４２か
らの信号と、エンジン水温を検出する水温センサ４３か
らの信号と、排気マニホルド５に設置されて燃焼室２５
から排出された直後の排気温度を検出する第１排気温セ
ンサ４４からの信号と、触媒コンバータ７の直上流の排
気温度を検出する第２排気温センサ４５からの信号と、
触媒コンバータ７の直下流の排気温度を検出する第３排
気温センサ４６からの信号と、触媒コンバータ７の直上
流の残留酸素濃度を検出する第１Ｏ２センサ４７からの
信号と、触媒コンバータ７の直下流の残留酸素濃度を検
出する第２Ｏ２センサ４８からの信号と、燃料噴射ポン
プ８から吐出される燃料の圧力を検出する圧力センサ４
９からの信号とを入力し、これらの信号に基づいて燃料
噴射ポンプ８に対する燃料噴射圧制御を行うと共に、各
気筒のインジェクタ１０…１０に対しては、主として圧
縮上死点近傍で燃焼用の燃料を噴射させる燃焼用燃料噴
射制御と、排気行程でＮＯｘ浄化促進用の添加燃料を噴
射させる添加燃料噴射制御とを行うようになっている。

【００３７】ここで、上記燃料噴射圧制御と燃焼用燃料
噴射制御とを説明すると、まず前者の燃料噴射圧制御は
概略次のように行われる。

【００３８】すなわち、ＥＣＵ４０はクランク角センサ
４１からの信号に基づいてエンジン回転数を算出した上
で、該エンジン回転数とエンジン負荷センサ４２からの
信号が示すエンジン負荷とを所定の燃料噴射圧のマップ
に照らし合わせることにより、現実のエンジン回転数と
エンジン負荷とに対応する燃料噴射圧を設定すると共
に、設定した燃料噴射圧が得られるように圧力制御信号
を燃料噴射ポンプ８に出力する。ここで、上記燃料噴射
圧のマップは、図７に示すように、エンジン回転数とエ
ンジン負荷とをパラメータとして、低回転低負荷領域に
おいては所定の低圧値が、また高回転高負荷領域におい
ては所定の高圧値が選択されるように設定されていると
共に、低回転高負荷領域及び高回転低負荷領域において
は中圧値が選択されるように設定されている。したがっ
て、エンジン１の運転状態（エンジン回転数及びエンジ
ン負荷）が低回転低負荷状態のときには、燃料噴射圧が
低圧となるように圧力制御信号が燃料噴射ポンプ８に出
力されることになる。

【００３９】一方、後者の燃焼用燃料噴射制御は概略次
のように行われる。

【００４０】すなわち、ＥＣＵ４０は、図８に示すよう
にエンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとして
設定した運転領域のマップに、現実のエンジン回転数と
エンジン負荷とが示す運転状態を照らし合わせて、運転
状態が低回転低負荷側に設定されたパイロット噴射領域
に属するか否かを判定すると共に、運転状態がパイロッ
ト噴射領域に属するときには圧縮上死点の付近で主噴射
に先行してパイロット噴射が行われるように燃焼用燃料
噴射信号をインジェクタ１０に出力し、また運転状態が
パイロット噴射領域に属しないときには同じく圧縮上死
点の付近でパイロット噴射のない通常噴射が行われるよ
うにインジェクタ１０に燃焼用燃料噴射信号を出力す
る。

【００４１】次に、本発明の特徴部分である添加燃料噴
射制御を説明すると、この添加燃料噴射制御は具体的に
は図９に示すフローチャートに従って次のように行われ
る。

【００４２】すなわち、ＥＣＵ４０は、まずステップＳ
１を実行して、図１０に示すように主噴射用の燃料噴射
圧設定値をパラメータとして予め設定された基本噴射量
のマップに、現実の燃料噴射圧設定値Ｐｏを照らし合わ
せて対応する基本噴射量を設定する。なお、上記マップ
は、燃料噴射圧設定値Ｐｏの増大に伴って基本噴射量が
減少するように設定されている。

【００４３】次に、ＥＣＵ４０は圧力センサ４９からの
信号が示す燃料噴射圧の実際値Ｐから上記燃料噴射圧設
定値Ｐｏを減算することにより、該設定値Ｐｏに対する
実際値Ｐの圧力偏差△Ｐを算出した上で、該圧力偏差△
Ｐが０より大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。
つまり、主噴射の噴射圧力が設定値よりも大きいか否か
を判定するのである。そして、上記圧力偏差△Ｐが０よ
り大きいと判定したときには、予め設定されたマップか
ら圧力偏差△Ｐに対応する圧力補正係数を設定する（ス
テップＳ３）。ここで、上記マップは、図１１に示すよ
うに、上記圧力偏差△Ｐをパラメータとして、該偏差△
Ｐの増大に伴って圧力補正係数が負の範囲でリニアに減
少する特性に設定されている。したがって、上記圧力偏
差△Ｐが０よりも大きいときには、圧力補正係数は負の
値となると共に、圧力偏差△Ｐの増大に伴って設定され
る圧力補正係数の絶対値が大きくなることになる。

【００４４】次いで、ＥＣＵ４０はステップＳ４を実行
してパイロット噴射が行われているか否かを判定して、
ＹＥＳと判定したときにはステップＳ５に進んでパイロ
ット補正係数を設定する。なお、このパイロット補正係
数は負の値に設定されている。

【００４５】次に、ＥＣＵ４０はステップＳ６を実行し
て、図１２に示すように予めエンジン水温をパラメータ
として設定された水温補正係数のマップに、水温センサ
４３からの信号が示す現実のエンジン水温Ｔｗを当ては
めて、該エンジン水温Ｔｗに対応する水温補正係数を設
定する。ここで、上記マップはエンジン水温Ｔｗが減少
するほど水温補正係数が減少するように設定されてい
る。

【００４６】さらに、ＥＣＵ４０はステップＳ７，Ｓ８
を実行して排気温補正係数と酸素濃度補正係数とをそれ
ぞれ設定する。

【００４７】ここで、上記排気温補正係数は次のように
して設定される。つまり、ＥＣＵ４０は、第３排気温セ
ンサ４６からの信号が示す触媒出口側排気温度Ｔｏから
第２排気温センサ４５からの信号が示す触媒入口側排気
温度Ｔｉを減算することにより排気温差△Ｔを算出した
上で、図１３に示すように排気温差をパラメータとして
設定された排気温補正係数のマップに現実の排気温差△
Ｔを当てはめて、該排気温差△Ｔに対応する排気温補正
係数を設定する。その場合に、排気温補正係数は排気温
差△Ｔの増大に伴ってリニアに減少する特性とされてお
り、したがって触媒コンバータ７に余分なＨＣ成分が供
給されて酸化反応により触媒出口側排気温度Ｔｏが上昇
したときには、排気温補正係数が小さな値に設定される
ことになって燃料の添加量が減量されて燃費性能の悪化
が回避されると共に、ＨＣ成分が少なく触媒出口側排気
温度Ｔｏが低下したときには、排気温補正係数が大きな
値に設定されることになって燃料の添加量が増量されて
ＮＯｘ浄化率が良好に維持されることになる。

【００４８】また、上記酸素濃度補正係数は次のように
して設定される。つまり、ＥＣＵ４０は、第２Ｏ２セン
サ４８からの信号が示す触媒出口側酸素濃度Ｄｏから第
１Ｏ２センサ４７からの信号が示す触媒入口側酸素濃度
Ｄｉを減算することにより酸素濃度差△Ｄを算出した上
で、図１４に示すように酸素濃度差をパラメータとして
設定された酸素濃度補正係数のマップに現実の酸素濃度
差△Ｄを当てはめて、該酸素濃度差△Ｄに対応する酸素
濃度補正係数を設定する。その場合に、酸素濃度補正係
数は酸素濃度差△Ｄの増大に伴ってリニアに減少する特
性とされており、したがって触媒コンバータ７における
ＮＯｘの還元によって触媒出口側酸素濃度Ｄｏが増大し
たときには、酸素濃度補正係数が小さな値に設定される
ことになって燃料の添加量が減量されて燃費性能の悪化
が回避されると共に、ＮＯｘ成分の還元量が少なく触媒
出口側酸素濃度Ｄｏが減少したときには、酸素濃度補正
係数が大きな値に設定されることになって燃料の添加量
が増量されてＮＯｘ浄化率が良好に維持されることにな
る。

【００４９】そして、ＥＣＵ４０は上記図９のフローチ
ャートのステップＳ９を実行して、基本噴射量と上記各
補正係数とに基づいて最終噴射量を設定した上で、ステ
ップＳ１０を実行して上記排気温差△Ｔが所定の最大許
容温度Ｔｍｘよりも高いか否かを判定して、ＮＯと判定
したときにはステップＳ１１に進んで、排気上死点近傍
で添加燃料噴射信号をインジェクタ１０に出力すると共
に、上記排気温差△Ｔが最大許容温度Ｔｍｘよりも高い
と判定したときにはステップＳ１２に進んでインジェク
タ１０に対する噴射信号の出力を停止する。したがっ
て、触媒コンバータ７の熱破壊が防止されることにな
る。

【００５０】次に、実施例の作用を説明する。

【００５１】エンジン１の異常などにより、図１５に示
すように主噴射の燃料噴射圧の実際値が設定値よりも大
きくなったとすると、その圧力差△Ｐが解消されるよう
に圧力補正係数が設定される。その場合に、圧力補正係
数は負の値に設定されることから、燃料の添加量は設定
値よりも減少するように変更されることになって燃料消
費量が減少すると共に、触媒コンバータ７においては燃
料噴射圧の増大によって増加するＨＣ成分によってＮＯ
ｘの還元反応が助長されることになるので、ＮＯｘ浄化
率も良好に維持されることになる。

【００５２】また、図１６に示すように主噴射に先行し
てパイロット噴射が行われる場合には、パイロット噴射
補正係数がパイロット噴射を行う前に比べて減少され
る。これにより、図に示すように排気上死点付近でのイ
ンジェクタ１０のニードル弁１０２のリフト量が小さく
なり、燃料の添加量が減少することになって燃料消費量
が減少すると共に、パイロット噴射を行うことにより増
加するＨＣ成分によってＮＯｘの還元反応が助長される
ことになるので、この場合においてもＮＯｘ浄化率も良
好に維持されることになる。

【００５３】なお、本実施例においては、エンジン水温
Ｔｗが低くなるほど添加燃料噴射量が低減されるように
なっているので、不要な燃料消費を抑制しつつＮＯｘを
効率よく浄化することが可能となる。

【００５４】以上の実施例においては、燃料噴射用のイ
ンジェクタ１０を用いて排気行程時にＮＯｘ浄化用の添
加燃料を噴射させるようになっているが、ＮＯｘ浄化用
の燃料を噴射する専用のインジェクタを排気系に設置す
るようにしたものにも適用することが可能である。

【００５５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、排気系に
設置されたＮＯｘ浄化触媒の上流側で排気ガスに燃料成
分を添加するようにしたディーゼルエンジン等のエンジ
ンにおいて、ＨＣの発生しやすい運転状況のとき、或い
は排気ガス中のＨＣがＮＯｘの還元に十分関与している
ときに、排気ガスへの燃料もしくは燃料成分であるＨＣ
の添加量が減少されるようになっているので、不要な燃
料消費が抑制されて燃費性能が向上すると共に、排気ガ
ス中に本来含まれるＨＣによって触媒反応が促進される
ことになるので良好なＮＯｘ浄化性能が得られることに
もなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 エンジンの制御システム図である。

【図２】 燃焼室の周辺の構成を示すエンジンの要部拡
大断面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ線で切断した断面図である。

【図４】 インジェクタの縦断面図である。

【図５】 図４のＢ−Ｂ線で切断した拡大断面図であ
る。

【図６】 インジェクタの作動状態を示す縦断面図であ
る。

【図７】 エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメー
タとする燃料噴射圧のマップを示す運転領域図である。

【図８】 エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメー
タとするパイロット噴射領域を示す運転領域図である。

【図９】 実施例に係る添加燃料噴射制御を示すフロー
チャート図である。

【図１０】 該制御に用いる燃料噴射圧設定値と基本噴
射量との関係を示す特性図である。

【図１１】 該制御に用いる燃料噴射圧の設定値に対す
る実際値の偏差と圧力補正係数との関係を示す特性図で
ある。

【図１２】 該制御に用いるエンジン水温と水温補正係
数との関係を示す特性図である。

【図１３】 該制御に用いる触媒コンバータ前後の排気
温差と排気温補正係数との関係を示す特性図である。

【図１４】 該制御に用いる触媒コンバータ前後の酸素
濃度差と酸素濃度補正係数との関係を示す特性図であ
る。

【図１５】 燃料噴射圧が変化した場合の燃料添加量の
変化を示すタイムチャート図である。

【図１６】 パイロット噴射が行われる場合の燃料添加
量の変化を示すタイムチャート図である。

【符号の説明】

１ エンジン ６ 排気管 ７ 触媒コンバータ １０ インジェクタ ４０ ＥＣＵ ４１ クランク角センサ ４２ エンジン負荷センサ ４３ 水温センサ ４５ 第２排気温センサ ４６ 第３排気温センサ ４９ 圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲崎▼本 正嗣 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭48−93814（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−253713（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−117225（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−108828（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−232359（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−197740（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/38 F01N 9/00 - 11/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気筒ごとに燃焼用の燃料を噴射する燃料
   噴射手段が設けられ、かつ排気系に排気ガス中の窒素酸
   化物を浄化するＮＯｘ浄化触媒が設置されたディーゼル
   エンジンの排気浄化装置であって、上記排気系における
   ＮＯｘ浄化触媒よりも上流側で排気ガスに燃料を添加す
   る燃料添加手段が備えられていると共に、上記燃料噴射
   手段から設定値を超える圧力で燃焼用の燃料が噴射され
   るときに、上記燃料添加手段による燃料の添加量を減少
   させる制御手段が設けられていることを特徴とするディ
   ーゼルエンジンの排気浄化装置。
2. 【請求項２】 気筒ごとに燃焼用の燃料を主噴射とその
   パイロット噴射とに分けて噴射する燃料噴射手段が設け
   られ、かつ排気系に排気ガス中の窒素酸化物を浄化する
   ＮＯｘ浄化触媒が設置されたディーゼルエンジンの排気
   浄化装置であって、上記排気系におけるＮＯｘ浄化触媒
   よりも上流側で排気ガスに燃料を添加する燃料添加手段
   が備えられていると共に、上記燃料噴射手段から主噴射
   に先行するパイロット噴射が行われる運転状態のとき
   に、上記燃料添加手段による燃料の添加量を減少させる
   制御手段が設けられていることを特徴とするディーゼル
   エンジンの排気浄化装置。
3. 【請求項３】 気筒ごとに燃焼用の燃料を噴射する燃料
   噴射手段が設けられ、かつ排気系に排気ガス中の窒素酸
   化物を酸素過剰雰囲気で浄化するＮＯｘ浄化触媒が設置
   されたエンジンの排気浄化装置であって、上記排気系に
   おけるＮＯｘ浄化触媒よりも上流側で排気ガスにＨＣ成
   分を添加するＨＣ成分添加手段と、上記ＮＯｘ浄化触媒
   の出口側酸素濃度を検出する検出手段と、該検出手段に
   より検出される出口側酸素濃度が高いほど、上記ＨＣ成
   分の添加量を減量させる制御手段が設けられていること
   を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
4. 【請求項４】 検出手段は、ＮＯｘ浄化触媒の入口側酸
   素濃度と出口側酸素濃度の差を検出し、制御手段は、そ
   の差の絶対値が小さいほどＨＣ成分の添加量を減量させ
   ることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの排気浄
   化装置。
5. 【請求項５】 検出手段は、ＮＯｘ浄化触媒の入口側酸
   素濃度を検出する入口側Ｏ２センサと、出口側酸素濃度
   を検出する出口側Ｏ２センサとを有し、これらのセンサ
   の検出値に基づいて入口側酸素濃度と出口側酸素濃度の
   差を検出する ことを特徴とする請求項４に記載のエンジ
   ンの排気浄化装置。
6. 【請求項６】 ＮＯｘ浄化触媒は、金属担持ゼオライト
   であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれ
   かに記載のエンジンの排気浄化装置。