JP3341592B2 - 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents
筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置Info
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
- F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
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- F01N2570/14—Nitrogen oxides
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は筒内直接噴射式内燃
機関の燃料噴射制御装置に関する。
機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高い燃費を確保するために空燃比を非常
に大きくしたリーン混合気を大部分の機関運転領域にお
いて燃焼するようにしたリーンバーン内燃機関が知られ
ている。リーンバーン内燃機関では多量のＮＯX を排出
するため、このＮＯX を浄化するための浄化触媒を排気
系に配置する必要がある。従来から三元触媒が良く知ら
れているが、これは排気ガスの空燃比が理論空燃比のと
きに良好な浄化特性を示すため、排気ガス中の酸素濃度
が非常に高いリーンバーン内燃機関において三元触媒を
用いてＮＯX を良好に浄化することができない。従って
リーンバーン内燃機関では排気ガスの空燃比がリーンの
ときに適量のＨＣ、ＣＯ等の存在下でＮＯ X をＨＣ、Ｃ
Ｏと選択的に反応させるリーンＮＯX 触媒としてＮＯX
選択還元触媒が用いられる。上述のようにＮＯX 選択還
元触媒でＮＯX を浄化するためには触媒内に適量のＨＣ
成分等が必要とされる。ところが、筒内直接噴射式内燃
機関の通常運転時の排気中のＨＣ成分等の量は極めて少
なくなる。このため通常の運転状態では触媒のＮＯX 浄
化能力が低下してしまう。これを防止するためにはリー
ン空燃比運転実施時に定期的にＮＯX 選択還元触媒にＨ
Ｃ成分等を供給することが必要である。
に大きくしたリーン混合気を大部分の機関運転領域にお
いて燃焼するようにしたリーンバーン内燃機関が知られ
ている。リーンバーン内燃機関では多量のＮＯX を排出
するため、このＮＯX を浄化するための浄化触媒を排気
系に配置する必要がある。従来から三元触媒が良く知ら
れているが、これは排気ガスの空燃比が理論空燃比のと
きに良好な浄化特性を示すため、排気ガス中の酸素濃度
が非常に高いリーンバーン内燃機関において三元触媒を
用いてＮＯX を良好に浄化することができない。従って
リーンバーン内燃機関では排気ガスの空燃比がリーンの
ときに適量のＨＣ、ＣＯ等の存在下でＮＯ X をＨＣ、Ｃ
Ｏと選択的に反応させるリーンＮＯX 触媒としてＮＯX
選択還元触媒が用いられる。上述のようにＮＯX 選択還
元触媒でＮＯX を浄化するためには触媒内に適量のＨＣ
成分等が必要とされる。ところが、筒内直接噴射式内燃
機関の通常運転時の排気中のＨＣ成分等の量は極めて少
なくなる。このため通常の運転状態では触媒のＮＯX 浄
化能力が低下してしまう。これを防止するためにはリー
ン空燃比運転実施時に定期的にＮＯX 選択還元触媒にＨ
Ｃ成分等を供給することが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところでＮＯX 選択還
元触媒には浄化作用を行う適正温度範囲が存在する。即
ち、触媒温度が適正温度範囲以下のときには適量のＨＣ
が触媒内に流入してもＨＣとＮＯX が反応せずに十分浄
化作用がおこなわれない。そこで、ＨＣ成分を高活性な
ＨＣにすれば比較的低温でもＨＣとＮＯX が反応する。
このような高活性なＨＣを副噴射から生成させようとす
ると副噴射時期を爆発時期に近づけることが必要とな
る。即ち、爆発時の熱によって燃料が高活性なＨＣに改
質する。ところが、この高活性なＨＣを生成するために
は爆発時の熱によって燃料が焼失する分も見込んで供給
しなければならないので多量にＨＣが必要となってくる
という問題がある。本発明の目的はＮＯX 選択還元触媒
の浄化率を高く維持することにある。
元触媒には浄化作用を行う適正温度範囲が存在する。即
ち、触媒温度が適正温度範囲以下のときには適量のＨＣ
が触媒内に流入してもＨＣとＮＯX が反応せずに十分浄
化作用がおこなわれない。そこで、ＨＣ成分を高活性な
ＨＣにすれば比較的低温でもＨＣとＮＯX が反応する。
このような高活性なＨＣを副噴射から生成させようとす
ると副噴射時期を爆発時期に近づけることが必要とな
る。即ち、爆発時の熱によって燃料が高活性なＨＣに改
質する。ところが、この高活性なＨＣを生成するために
は爆発時の熱によって燃料が焼失する分も見込んで供給
しなければならないので多量にＨＣが必要となってくる
という問題がある。本発明の目的はＮＯX 選択還元触媒
の浄化率を高く維持することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１によれ
ば、リーンＮＯX 触媒を排気系に具備し、吸気行程また
は圧縮行程において筒内へ主噴射を行い、該主噴射とは
別個に筒内へ副噴射を行うようにした筒内直接噴射式内
燃機関の燃料噴射制御装置において、上記副噴射として
膨張行程において第一の副噴射を行い、ＨＣ熱分解物を
発生させ、更に前記第一の副噴射後の膨張行程または排
気行程において第二の副噴射を行い、排気ガス中のＨＣ
量を増大する。これによりＨＣ熱分解物と熱分解されて
いないＨＣとがリーンＮＯX 触媒へ供給される。本発明
の請求項２によれば、請求項１の筒内直接噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置において、前記リーンＮＯX 触媒
の上流側の排気系に酸化触媒を備えると共に、該酸化触
媒と前記リーンＮＯX 触媒との間にＨＣを添加するＨＣ
添加手段を具備し、前記リーンＮＯX 触媒の温度が予め
定められた温度より低いときには前記第一の副噴射と第
二の副噴射とを行い、前記リーンＮＯX 触媒の温度が予
め定められた温度以上であるときには前記ＨＣ添加手段
によりＨＣを添加する。これにより触媒温度が予め定め
られた温度より低いときには副噴射により供給されたＨ
Ｃは酸化触媒を介してリーンＮＯX 触媒へ供給され、触
媒温度が予め定められた温度以上であるときには酸化触
媒を介さずにＨＣ添加手段により直接リーンＮＯX 触媒
へＨＣが供給される。
ば、リーンＮＯX 触媒を排気系に具備し、吸気行程また
は圧縮行程において筒内へ主噴射を行い、該主噴射とは
別個に筒内へ副噴射を行うようにした筒内直接噴射式内
燃機関の燃料噴射制御装置において、上記副噴射として
膨張行程において第一の副噴射を行い、ＨＣ熱分解物を
発生させ、更に前記第一の副噴射後の膨張行程または排
気行程において第二の副噴射を行い、排気ガス中のＨＣ
量を増大する。これによりＨＣ熱分解物と熱分解されて
いないＨＣとがリーンＮＯX 触媒へ供給される。本発明
の請求項２によれば、請求項１の筒内直接噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置において、前記リーンＮＯX 触媒
の上流側の排気系に酸化触媒を備えると共に、該酸化触
媒と前記リーンＮＯX 触媒との間にＨＣを添加するＨＣ
添加手段を具備し、前記リーンＮＯX 触媒の温度が予め
定められた温度より低いときには前記第一の副噴射と第
二の副噴射とを行い、前記リーンＮＯX 触媒の温度が予
め定められた温度以上であるときには前記ＨＣ添加手段
によりＨＣを添加する。これにより触媒温度が予め定め
られた温度より低いときには副噴射により供給されたＨ
Ｃは酸化触媒を介してリーンＮＯX 触媒へ供給され、触
媒温度が予め定められた温度以上であるときには酸化触
媒を介さずにＨＣ添加手段により直接リーンＮＯX 触媒
へＨＣが供給される。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１を参照すると本発明の第一実
施形態が示されており、図１において、１は筒内直接噴
射式のディーゼル内燃機関の機関本体、２はピストン、
３は燃焼室、４は排気弁、５は排気ポートを夫々示す。
各気筒には夫々燃焼室３内に向けて燃料を噴射する燃料
噴射弁６が取り付けられる。排気ポート５はエキゾース
トマニホルド７および排気管８を介してリーンＮＯX 触
媒としてのＮＯX 選択還元触媒１０に接続される。
施形態が示されており、図１において、１は筒内直接噴
射式のディーゼル内燃機関の機関本体、２はピストン、
３は燃焼室、４は排気弁、５は排気ポートを夫々示す。
各気筒には夫々燃焼室３内に向けて燃料を噴射する燃料
噴射弁６が取り付けられる。排気ポート５はエキゾース
トマニホルド７および排気管８を介してリーンＮＯX 触
媒としてのＮＯX 選択還元触媒１０に接続される。
【０００６】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり双方向性バス４１を介して相互に接続され
たＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４２、ＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）４３、ＲＯＭ（リードオンメモリ）
４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備す
る。ＮＯX 選択還元触媒１０には触媒温度に比例した出
力電圧を発生する温度センサ１２が取り付けられ、この
温度センサ１２の出力電圧はＡＤ変換器４７を介して入
力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５には
機関本体１のクランクシャフトが例えば３０度回転する
毎に出力パルスを発生するクランク角センサ１４がＡＤ
変換器４８を介して接続される。更に、入力ポート４５
にはアクセル踏込量Ｄに比例した出力電圧を発生するア
クセル踏込量センサ１６が取り付けられ、このアクセル
踏込量センサ１６の出力電圧がＡＤ変換器４９を介して
入力ポート４５に入力される。ＣＰＵ４２ではこの出力
パルスに基づいて機関本体１の機関回転数が算出され
る。一方、出力ポート４６はそれぞれ対応する駆動回路
５０を介して燃料噴射弁６に接続される。
ータからなり双方向性バス４１を介して相互に接続され
たＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４２、ＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）４３、ＲＯＭ（リードオンメモリ）
４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備す
る。ＮＯX 選択還元触媒１０には触媒温度に比例した出
力電圧を発生する温度センサ１２が取り付けられ、この
温度センサ１２の出力電圧はＡＤ変換器４７を介して入
力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５には
機関本体１のクランクシャフトが例えば３０度回転する
毎に出力パルスを発生するクランク角センサ１４がＡＤ
変換器４８を介して接続される。更に、入力ポート４５
にはアクセル踏込量Ｄに比例した出力電圧を発生するア
クセル踏込量センサ１６が取り付けられ、このアクセル
踏込量センサ１６の出力電圧がＡＤ変換器４９を介して
入力ポート４５に入力される。ＣＰＵ４２ではこの出力
パルスに基づいて機関本体１の機関回転数が算出され
る。一方、出力ポート４６はそれぞれ対応する駆動回路
５０を介して燃料噴射弁６に接続される。
【０００７】次に本発明の燃料噴射制御装置の作動につ
いて説明する。機関運転中、ＮＯX選択還元触媒１０の
温度が温度センサ１２により検出され、ＮＯX 選択還元
触媒１０の温度が予め定められた温度、本実施形態では
最適温度Ｔ0 （図２参照）以上であるか否かが判別され
る。ＮＯX 選択還元触媒１０の温度が最適温度Ｔ0 以上
であると判別されたときには図３の燃料噴射制御が行わ
れる。即ち、圧縮行程が完了する上死点（ＴＤＣ）直後
において燃料噴射弁６から筒内へ主噴射Ａが行われ、主
噴射Ａのあとの膨張行程後期において燃料噴射弁６から
筒内へ副噴射（以下、第二の副噴射）Ｃが行われる。膨
張行程後期の筒内温度はＨＣを燃焼したり改質したりす
るほど十分に高くないため、第二の副噴射Ｃにより筒内
へ噴射されたＨＣは焼失したり改質されたりせずに高沸
点ＨＣを多く含んだままＮＯX 選択還元触媒１０へ流入
する。ＮＯX 選択還元触媒１０では適量の高沸点ＨＣが
供給され、高い浄化率で浄化作用が行われる。ＮＯX 選
択還元触媒１０の温度が最適温度Ｔ0 より低いと判別さ
れたときには図４の燃料噴射制御が行われる。即ち、圧
縮行程が完了する上死点（ＴＤＣ）直後において燃料噴
射弁６から筒内へ主噴射Ａが行われ、主噴射Ａのあとの
膨張行程中期において燃料噴射弁６から筒内へ副噴射
（以下、第一の副噴射）Ｂが行われ、更に第一の副噴射
Ｂのあとの膨張行程後期において燃料噴射弁６から筒内
へ第二の副噴射Ｃが行われる。膨張行程中期の筒内温度
は比較的高いため、第一の副噴射Ｂにより筒内へ供給さ
れたＨＣは改質されて熱分解物、即ち低沸点ＨＣとな
り、ＮＯX 選択還元触媒１０へ供給される。また膨張行
程後期では上述したように筒内温度が低いため、第二の
副噴射Ｃにより筒内へ供給されたＨＣは燃焼されたり改
質されたりせずに高沸点ＨＣを多く含んだままＮＯX 選
択還元触媒１０へ流入する。ＮＯX 選択還元触媒１０で
は、初めに活性の高い低沸点ＨＣによりＮＯX 選択還元
触媒１０の浄化作用が開始され、その後に高沸点ＨＣに
より浄化作用が行われる。このように浄化作用が素早く
良好に行われ、且つＮＯX 選択還元触媒１０へ適量の低
沸点および高沸点ＨＣが供給されるように制御している
ため、高い浄化率で浄化作用が行われる。尚、上記では
第一の副噴射の噴射タイミングは膨張行程中期とした
が、第一の副噴射Ｂは筒内温度が第一の副噴射Ｂにより
供給したＨＣを低沸点ＨＣへ改質可能な温度にあるタイ
ミングを選択して行えばよく、概ね圧縮行程が完了する
上死点（ＴＤＣ）後のクランク角度９０°〜１５０°で
ある。但し、上死点後のクランク角度９０°〜１２０°
では主噴射Ａにより供給されたＨＣの燃焼により筒内が
高温であり、この噴射タイミングでＨＣを副噴射すると
焼失してしまう可能性があるため、第一の副噴射Ｂは上
死点後のクランク角度１２０°〜１５０°であるのが好
ましい。また第二の副噴射Ｃの噴射タイミングは膨張行
程後期としたが、第二の副噴射Ｃは筒内がＨＣを改質し
たり燃焼しない温度にあるタイミングを選択して行えば
よく、従って排気行程をも含む概ね上死点後のクランク
角度１５０°〜３６０°である。また第一の副噴射Ｂで
は、比較的温度の低いＮＯX 選択還元触媒１０において
も浄化作用を開始するのに十分な量の低沸点ＨＣが生成
されるＨＣ量を筒内へ供給し、第二の副噴射Ｃではその
ときの触媒温度や排気ガス中のＮＯX 量に応じてＮＯX
選択還元触媒１０が最も高い浄化率を示す量のＨＣを筒
内へ供給する。
いて説明する。機関運転中、ＮＯX選択還元触媒１０の
温度が温度センサ１２により検出され、ＮＯX 選択還元
触媒１０の温度が予め定められた温度、本実施形態では
最適温度Ｔ0 （図２参照）以上であるか否かが判別され
る。ＮＯX 選択還元触媒１０の温度が最適温度Ｔ0 以上
であると判別されたときには図３の燃料噴射制御が行わ
れる。即ち、圧縮行程が完了する上死点（ＴＤＣ）直後
において燃料噴射弁６から筒内へ主噴射Ａが行われ、主
噴射Ａのあとの膨張行程後期において燃料噴射弁６から
筒内へ副噴射（以下、第二の副噴射）Ｃが行われる。膨
張行程後期の筒内温度はＨＣを燃焼したり改質したりす
るほど十分に高くないため、第二の副噴射Ｃにより筒内
へ噴射されたＨＣは焼失したり改質されたりせずに高沸
点ＨＣを多く含んだままＮＯX 選択還元触媒１０へ流入
する。ＮＯX 選択還元触媒１０では適量の高沸点ＨＣが
供給され、高い浄化率で浄化作用が行われる。ＮＯX 選
択還元触媒１０の温度が最適温度Ｔ0 より低いと判別さ
れたときには図４の燃料噴射制御が行われる。即ち、圧
縮行程が完了する上死点（ＴＤＣ）直後において燃料噴
射弁６から筒内へ主噴射Ａが行われ、主噴射Ａのあとの
膨張行程中期において燃料噴射弁６から筒内へ副噴射
（以下、第一の副噴射）Ｂが行われ、更に第一の副噴射
Ｂのあとの膨張行程後期において燃料噴射弁６から筒内
へ第二の副噴射Ｃが行われる。膨張行程中期の筒内温度
は比較的高いため、第一の副噴射Ｂにより筒内へ供給さ
れたＨＣは改質されて熱分解物、即ち低沸点ＨＣとな
り、ＮＯX 選択還元触媒１０へ供給される。また膨張行
程後期では上述したように筒内温度が低いため、第二の
副噴射Ｃにより筒内へ供給されたＨＣは燃焼されたり改
質されたりせずに高沸点ＨＣを多く含んだままＮＯX 選
択還元触媒１０へ流入する。ＮＯX 選択還元触媒１０で
は、初めに活性の高い低沸点ＨＣによりＮＯX 選択還元
触媒１０の浄化作用が開始され、その後に高沸点ＨＣに
より浄化作用が行われる。このように浄化作用が素早く
良好に行われ、且つＮＯX 選択還元触媒１０へ適量の低
沸点および高沸点ＨＣが供給されるように制御している
ため、高い浄化率で浄化作用が行われる。尚、上記では
第一の副噴射の噴射タイミングは膨張行程中期とした
が、第一の副噴射Ｂは筒内温度が第一の副噴射Ｂにより
供給したＨＣを低沸点ＨＣへ改質可能な温度にあるタイ
ミングを選択して行えばよく、概ね圧縮行程が完了する
上死点（ＴＤＣ）後のクランク角度９０°〜１５０°で
ある。但し、上死点後のクランク角度９０°〜１２０°
では主噴射Ａにより供給されたＨＣの燃焼により筒内が
高温であり、この噴射タイミングでＨＣを副噴射すると
焼失してしまう可能性があるため、第一の副噴射Ｂは上
死点後のクランク角度１２０°〜１５０°であるのが好
ましい。また第二の副噴射Ｃの噴射タイミングは膨張行
程後期としたが、第二の副噴射Ｃは筒内がＨＣを改質し
たり燃焼しない温度にあるタイミングを選択して行えば
よく、従って排気行程をも含む概ね上死点後のクランク
角度１５０°〜３６０°である。また第一の副噴射Ｂで
は、比較的温度の低いＮＯX 選択還元触媒１０において
も浄化作用を開始するのに十分な量の低沸点ＨＣが生成
されるＨＣ量を筒内へ供給し、第二の副噴射Ｃではその
ときの触媒温度や排気ガス中のＮＯX 量に応じてＮＯX
選択還元触媒１０が最も高い浄化率を示す量のＨＣを筒
内へ供給する。
【０００８】ところで排気ガス中のＮＯX 量を直接求め
ることは困難である。そこで本発明では機関運転状態か
ら排気ガス中のＮＯX 量を推定するようにしている。即
ち、機関回転数Ｎが高くなるほど機関から単位時間当た
り排出される排気ガス量が増大するので機関回転数Ｎが
高くなるにつれて機関から単位時間当たり排出されるＮ
ＯX 量は増大する。また、機関負荷が高くなるほど、即
ちアクセル踏込量Ｄが高くなるほど各燃焼室３から排出
される排気ガス量が増大し、しかも燃焼温度が高くなる
ので機関負荷が高くなるほど、即ちアクセル踏込量Ｄが
高くなるほど機関から単位時間当たり排出されるＮＯX
量が増大する。図５は実験により求められた単位時間当
たりに機関から排出されるＮＯX 量と、アクセル踏込量
Ｄ、機関回転数Ｎとの関係を示しており、図５において
各曲線は同一ＮＯX 量を示している。図５に示されるよ
うに単位時間当たり機関から排出されるＮＯX 量はアク
セル踏込量Ｄが高くなるほど多くなり、機関回転数Ｎが
高くなるほど多くなる。なお、図５に示されるＮＯX 量
は図６に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記
憶されている。
ることは困難である。そこで本発明では機関運転状態か
ら排気ガス中のＮＯX 量を推定するようにしている。即
ち、機関回転数Ｎが高くなるほど機関から単位時間当た
り排出される排気ガス量が増大するので機関回転数Ｎが
高くなるにつれて機関から単位時間当たり排出されるＮ
ＯX 量は増大する。また、機関負荷が高くなるほど、即
ちアクセル踏込量Ｄが高くなるほど各燃焼室３から排出
される排気ガス量が増大し、しかも燃焼温度が高くなる
ので機関負荷が高くなるほど、即ちアクセル踏込量Ｄが
高くなるほど機関から単位時間当たり排出されるＮＯX
量が増大する。図５は実験により求められた単位時間当
たりに機関から排出されるＮＯX 量と、アクセル踏込量
Ｄ、機関回転数Ｎとの関係を示しており、図５において
各曲線は同一ＮＯX 量を示している。図５に示されるよ
うに単位時間当たり機関から排出されるＮＯX 量はアク
セル踏込量Ｄが高くなるほど多くなり、機関回転数Ｎが
高くなるほど多くなる。なお、図５に示されるＮＯX 量
は図６に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記
憶されている。
【０００９】図７には本発明に従った噴射制御のフロー
チャートを示している。ステップＳ１０において主噴射
Ａが行われたあとにステップＳ１２においてＮＯX 選択
還元触媒１０の触媒温度Ｔを検出する。次いでステップ
Ｓ１４へ進んで触媒温度Ｔが最適温度Ｔ0 以上であるか
否かが判別される。ステップＳ１４において触媒温度Ｔ
が最適温度Ｔ0 以上であると判別されたときにはステッ
プＳ１６へ進んで第二の副噴射Ｃが行われ、処理サイク
ルを終了する。ステップＳ１４において触媒温度Ｔが最
適温度Ｔ0 以上でないと判別されたときにはステップＳ
１８へ進んで第一の副噴射Ｂを行い、次いでステップＳ
１６へ進んで第二の副噴射Ｃを行い、処理サイクルを終
了する。本発明においては上記噴射制御を全機関サイク
ルで常時行っているが、場合によっては予め定められた
機関サイクル毎または予め定められた時間毎に行っても
よい。
チャートを示している。ステップＳ１０において主噴射
Ａが行われたあとにステップＳ１２においてＮＯX 選択
還元触媒１０の触媒温度Ｔを検出する。次いでステップ
Ｓ１４へ進んで触媒温度Ｔが最適温度Ｔ0 以上であるか
否かが判別される。ステップＳ１４において触媒温度Ｔ
が最適温度Ｔ0 以上であると判別されたときにはステッ
プＳ１６へ進んで第二の副噴射Ｃが行われ、処理サイク
ルを終了する。ステップＳ１４において触媒温度Ｔが最
適温度Ｔ0 以上でないと判別されたときにはステップＳ
１８へ進んで第一の副噴射Ｂを行い、次いでステップＳ
１６へ進んで第二の副噴射Ｃを行い、処理サイクルを終
了する。本発明においては上記噴射制御を全機関サイク
ルで常時行っているが、場合によっては予め定められた
機関サイクル毎または予め定められた時間毎に行っても
よい。
【００１０】上記では浄化率が最も高くなる最適温度Ｔ
0 以上に触媒温度Ｔがあるか否かを判別し、副噴射を制
御しているが、所望により予め定められた温度を設定
し、この予め定められた温度を応じて副噴射を制御した
り、浄化率が比較的高くなる適正温度範囲（例えば、図
２中の温度範囲Ｔ1 〜Ｔ2 ）内、適正温度範囲以下、ま
たは適正温度範囲以上のいずれに触媒温度があるか否か
を判別し、そのときの必要に応じて副噴射を制御しても
よい。また本願ではディーゼル内燃機関に適用した場合
の燃料噴射制御装置を挙げたが、リーンバーン型であれ
ば筒内直接噴射火花点火式の内燃機関にも適用できる。
更に排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯX を吸収
し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX
を放出するＮＯX 触媒に本発明を適用することも可能で
ある。
0 以上に触媒温度Ｔがあるか否かを判別し、副噴射を制
御しているが、所望により予め定められた温度を設定
し、この予め定められた温度を応じて副噴射を制御した
り、浄化率が比較的高くなる適正温度範囲（例えば、図
２中の温度範囲Ｔ1 〜Ｔ2 ）内、適正温度範囲以下、ま
たは適正温度範囲以上のいずれに触媒温度があるか否か
を判別し、そのときの必要に応じて副噴射を制御しても
よい。また本願ではディーゼル内燃機関に適用した場合
の燃料噴射制御装置を挙げたが、リーンバーン型であれ
ば筒内直接噴射火花点火式の内燃機関にも適用できる。
更に排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯX を吸収
し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX
を放出するＮＯX 触媒に本発明を適用することも可能で
ある。
【００１１】図８は本発明の第二実施形態を示してい
る。第二実施形態では、機関本体１とＮＯX 選択還元触
媒１０との間に排気ガス中のＣＯの浄化を目的とした酸
化触媒１８が配置され、また酸化触媒１８とＮＯX 選択
還元触媒１０との間にはＨＣ添加手段２０が設けられて
いる。一方、出力ポート４６が駆動回路５０を介してＨ
Ｃ添加手段２０へ接続される。その他の構成は第一実施
形態と同様である。図２にも示したように、ＮＯX 選択
還元触媒１０には最も浄化率が高くなる最適温度Ｔ0 が
ある。従って浄化率を高く維持するためには触媒温度を
最適温度Ｔ 0 に維持することが重要である。そこで本実
施形態では温度センサ１２によりＮＯX 選択還元触媒１
０の触媒温度を検出し、ＮＯX 選択還元触媒１０の温度
が最適温度Ｔ0 より低いときには第一実施形態と同様に
第一および第二の副噴射Ｂ、Ｃを行い、低沸点ＨＣと高
沸点ＨＣとが混合された状態で筒内から排気ガスを流出
する。このとき触媒温度Ｔを最適温度Ｔ0 にするために
必要な量の低沸点ＨＣと高沸点ＨＣとが生成されるＨＣ
量が副噴射により供給されるように制御する。ＮＯX 選
択還元触媒１０の触媒温度が低いときには酸化触媒１８
の触媒温度も比較的低いことが多く、酸化触媒１８にお
いてＨＣを燃焼しずらい可能性がある。しかしながら本
実施形態では低沸点ＨＣと高沸点ＨＣとが混在した排気
ガスが酸化触媒１８へ流入するため、酸化触媒１８の触
媒温度が比較的低いときでも活性の高い低沸点ＨＣから
燃焼され始め、次いで高沸点ＨＣが燃焼されて発熱す
る。酸化触媒１８において温度上昇がなされた排気ガス
によりＮＯX 選択還元触媒１０の温度が上昇され、ＮＯ
X 選択還元触媒１０の温度が最適温度Ｔ0 となる。ＮＯ
X 選択還元触媒１０の温度が最適温度Ｔ0 以上であると
きにはＨＣ添加手段２０のみを作動し、酸化触媒１８を
介さずに高沸点ＨＣを直接ＮＯX 選択還元触媒１０へ供
給する。このときＨＣ添加手段２０により供給されるＨ
Ｃ量は、ＮＯX 選択還元触媒１０の触媒温度および排気
ガス中のＮＯX 量から算出され、最適温度Ｔ0 以上にお
いてＮＯX 選択還元触媒１０が最も高い浄化率を示す量
に制御されている。
る。第二実施形態では、機関本体１とＮＯX 選択還元触
媒１０との間に排気ガス中のＣＯの浄化を目的とした酸
化触媒１８が配置され、また酸化触媒１８とＮＯX 選択
還元触媒１０との間にはＨＣ添加手段２０が設けられて
いる。一方、出力ポート４６が駆動回路５０を介してＨ
Ｃ添加手段２０へ接続される。その他の構成は第一実施
形態と同様である。図２にも示したように、ＮＯX 選択
還元触媒１０には最も浄化率が高くなる最適温度Ｔ0 が
ある。従って浄化率を高く維持するためには触媒温度を
最適温度Ｔ 0 に維持することが重要である。そこで本実
施形態では温度センサ１２によりＮＯX 選択還元触媒１
０の触媒温度を検出し、ＮＯX 選択還元触媒１０の温度
が最適温度Ｔ0 より低いときには第一実施形態と同様に
第一および第二の副噴射Ｂ、Ｃを行い、低沸点ＨＣと高
沸点ＨＣとが混合された状態で筒内から排気ガスを流出
する。このとき触媒温度Ｔを最適温度Ｔ0 にするために
必要な量の低沸点ＨＣと高沸点ＨＣとが生成されるＨＣ
量が副噴射により供給されるように制御する。ＮＯX 選
択還元触媒１０の触媒温度が低いときには酸化触媒１８
の触媒温度も比較的低いことが多く、酸化触媒１８にお
いてＨＣを燃焼しずらい可能性がある。しかしながら本
実施形態では低沸点ＨＣと高沸点ＨＣとが混在した排気
ガスが酸化触媒１８へ流入するため、酸化触媒１８の触
媒温度が比較的低いときでも活性の高い低沸点ＨＣから
燃焼され始め、次いで高沸点ＨＣが燃焼されて発熱す
る。酸化触媒１８において温度上昇がなされた排気ガス
によりＮＯX 選択還元触媒１０の温度が上昇され、ＮＯ
X 選択還元触媒１０の温度が最適温度Ｔ0 となる。ＮＯ
X 選択還元触媒１０の温度が最適温度Ｔ0 以上であると
きにはＨＣ添加手段２０のみを作動し、酸化触媒１８を
介さずに高沸点ＨＣを直接ＮＯX 選択還元触媒１０へ供
給する。このときＨＣ添加手段２０により供給されるＨ
Ｃ量は、ＮＯX 選択還元触媒１０の触媒温度および排気
ガス中のＮＯX 量から算出され、最適温度Ｔ0 以上にお
いてＮＯX 選択還元触媒１０が最も高い浄化率を示す量
に制御されている。
【００１２】図９には第二実施形態における燃料噴射制
御のフローチャートである。ステップＳ２０において主
噴射Ａが行われたあとにステップＳ２２においてＮＯX
選択還元触媒１０の触媒温度Ｔを検出する。次いでステ
ップＳ２４へ進んで触媒温度Ｔが最適温度Ｔ0 以上であ
るか否かが判別される。ステップＳ２４において触媒温
度Ｔが最適温度Ｔ0 以上であると判別されたときにはス
テップＳ２５へ進んでＨＣ添加手段２０を作動してＨＣ
を添加し、処理サイクルを終了する。ステップＳ２４に
おいて触媒温度Ｔが最低温度Ｔ0 より低いと判別された
ときにはステップＳ２８へ進んで第一の副噴射Ｂを行
い、次いでステップＳ３０へ進んで第二の副噴射Ｃを行
い、処理サイクルを終了する。
御のフローチャートである。ステップＳ２０において主
噴射Ａが行われたあとにステップＳ２２においてＮＯX
選択還元触媒１０の触媒温度Ｔを検出する。次いでステ
ップＳ２４へ進んで触媒温度Ｔが最適温度Ｔ0 以上であ
るか否かが判別される。ステップＳ２４において触媒温
度Ｔが最適温度Ｔ0 以上であると判別されたときにはス
テップＳ２５へ進んでＨＣ添加手段２０を作動してＨＣ
を添加し、処理サイクルを終了する。ステップＳ２４に
おいて触媒温度Ｔが最低温度Ｔ0 より低いと判別された
ときにはステップＳ２８へ進んで第一の副噴射Ｂを行
い、次いでステップＳ３０へ進んで第二の副噴射Ｃを行
い、処理サイクルを終了する。
【００１３】
【発明の効果】本発明の請求項１によれば第一の副噴射
によって高活性なＨＣが触媒に供給され、比較的触媒温
度が低い時でも高活性のＨＣとＮＯｘが触媒内で反応す
る。この反応熱によって第二の副噴射によって生成され
た低活性なＨＣも連鎖的にＮＯｘと反応して浄化作用が
行われる。その結果、比較的温度が低い触媒であっても
浄化率を向上させることができるとともに副噴射燃料の
燃焼室内での焼失量を最小限に抑えることができ、燃費
の悪化を防ぐことができる。本発明の請求項２によれ
ば、リーンＮＯｘ触媒の温度が予め定められた温度より
も低い時には筒内にて改質された熱分解物および第二の
副噴射により供給された高沸点ＨＣが酸化触媒において
燃焼されて排気ガス温度を上昇するため、酸化触媒の下
流側に位置するリーンＮＯｘ触媒の温度が上昇して予め
定められた温度以上とされ、一方、予め定められた温度
以上となったところでＨＣ添加手段によりリーンＮＯｘ
触媒へ高沸点ＨＣが供給されるため、排気ガス中のＮＯ
ｘを良好に浄化することが可能となる。
によって高活性なＨＣが触媒に供給され、比較的触媒温
度が低い時でも高活性のＨＣとＮＯｘが触媒内で反応す
る。この反応熱によって第二の副噴射によって生成され
た低活性なＨＣも連鎖的にＮＯｘと反応して浄化作用が
行われる。その結果、比較的温度が低い触媒であっても
浄化率を向上させることができるとともに副噴射燃料の
燃焼室内での焼失量を最小限に抑えることができ、燃費
の悪化を防ぐことができる。本発明の請求項２によれ
ば、リーンＮＯｘ触媒の温度が予め定められた温度より
も低い時には筒内にて改質された熱分解物および第二の
副噴射により供給された高沸点ＨＣが酸化触媒において
燃焼されて排気ガス温度を上昇するため、酸化触媒の下
流側に位置するリーンＮＯｘ触媒の温度が上昇して予め
定められた温度以上とされ、一方、予め定められた温度
以上となったところでＨＣ添加手段によりリーンＮＯｘ
触媒へ高沸点ＨＣが供給されるため、排気ガス中のＮＯ
ｘを良好に浄化することが可能となる。
【図１】ＮＯX 選択還元触媒を備えたディーゼル内燃機
関を示した図である。
関を示した図である。
【図２】ＮＯX 選択還元触媒の触媒温度とＮＯX 浄化率
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図３】触媒温度が所定温度以上であると判別されなか
った場合に行われる燃料噴射制御におけるクランク角度
と燃料噴射弁開閉信号との関係を示す図である。
った場合に行われる燃料噴射制御におけるクランク角度
と燃料噴射弁開閉信号との関係を示す図である。
【図４】触媒温度が所定温度以上であると判別された場
合に行われる燃料噴射制御におけるクランク角度と燃料
噴射弁開閉信号との関係を示す図である。
合に行われる燃料噴射制御におけるクランク角度と燃料
噴射弁開閉信号との関係を示す図である。
【図５】機関本体から排出されるＮＯX 量を示す図であ
る。
る。
【図６】機関本体から排出されるＮＯX 量を推定するた
めのマップを示す図である。
めのマップを示す図である。
【図７】本発明の燃料噴射制御を示すフローチャートで
ある。
ある。
【図８】ＮＯX 選択還元触媒および酸化触媒を備えたデ
ィーゼル内燃機関を示した図である。
ィーゼル内燃機関を示した図である。
【図９】本発明の第二実施形態の燃料噴射制御を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
１０…ＮＯｘ選択還元触媒 １８…酸化触媒２０ …ＨＣ添加手段 Ａ…主噴射 Ｂ…副噴射 Ｃ…第二の副噴射
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ 3/36 ＺＡＢＢ ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８５Ａ 3/36 ＺＡＢ 45/00 ３１０Ｒ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８５ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ 45/00 ３１０ １０２Ｈ (56)参考文献 特開 平８−74561（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−231645（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−214926（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 395
Claims (2)
- 【請求項１】 リーンＮＯX 触媒を排気系に具備し、吸
気行程または圧縮行程において筒内へ主噴射を行い、該
主噴射とは別個に筒内へ副噴射を行うようにした筒内直
接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、上記副
噴射として膨張行程において第一の副噴射を行い、ＨＣ
熱分解物を発生させ、更に前記第一の副噴射後の膨張行
程または排気行程において第二の副噴射を行い、排気ガ
ス中のＨＣ量を増大したことを特徴とする筒内直接噴射
式内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 【請求項２】 前記リーンＮＯX 触媒の上流側の排気系
に酸化触媒を備えると共に、該酸化触媒と前記リーンＮ
ＯX 触媒との間にＨＣを添加するＨＣ添加手段を具備
し、前記リーンＮＯX 触媒の温度が予め定められた温度
より低いときには前記第一の副噴射と第二の副噴射とを
行い、前記リーンＮＯX 触媒の温度が予め定められた温
度以上であるときには前記ＨＣ添加手段によりＨＣを添
加するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の筒
内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21864396A JP3341592B2 (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| US08/911,811 US5839275A (en) | 1996-08-20 | 1997-08-15 | Fuel injection control device for a direct injection type engine |
| EP97114293A EP0831226B1 (en) | 1996-08-20 | 1997-08-19 | A fuel injection control device for a direct injection type engine |
| DE69732461T DE69732461T2 (de) | 1996-08-20 | 1997-08-19 | Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für einen Motor mit direkter Einspritzung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21864396A JP3341592B2 (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1061464A JPH1061464A (ja) | 1998-03-03 |
| JP3341592B2 true JP3341592B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=16723172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21864396A Expired - Lifetime JP3341592B2 (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3341592B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2261489A4 (en) * | 2008-02-27 | 2017-06-28 | Isuzu Motors, Ltd. | Method for controlling exhaust gas purification system and exhaust gas purification system |
-
1996
- 1996-08-20 JP JP21864396A patent/JP3341592B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2261489A4 (en) * | 2008-02-27 | 2017-06-28 | Isuzu Motors, Ltd. | Method for controlling exhaust gas purification system and exhaust gas purification system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1061464A (ja) | 1998-03-03 |
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