JP5888149B2 - diesel engine - Google Patents

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Description

この発明は、多段噴射可能な燃料噴射システムと排気浄化装置とを備えたディーゼルエンジンに関する。   The present invention relates to a diesel engine including a fuel injection system capable of multi-stage injection and an exhaust purification device.

ディーゼルエンジンにおいて、排気を浄化するための手段として、特許文献１あるいは特許文献２に記載されているように、排気系に酸化触媒とパティキュレートフィルタとを設けた排気浄化装置が知られている。この種の排気浄化装置は、排気中のＨＣを前記酸化触媒によってＨ２ＯとＣＯ ２ に変化させる。また排気中のＮＯｘを前記酸化触媒によって酸化させてＮＯ２に変化させ、このＮＯ２によってパティキュレートフィルタに付着している微粒子（主として炭素）を燃焼させることができる。さらに燃焼音の低減とスモークの排出を抑制するために、メイン噴射による主燃焼の前にパイロット噴射による予備燃焼を行なうことも知られている。 As a means for purifying exhaust gas in a diesel engine, an exhaust gas purification apparatus in which an oxidation catalyst and a particulate filter are provided in an exhaust system is known as described in Patent Document 1 or Patent Document 2. This type of exhaust purification device changes HC in the exhaust gas to H 2 O and CO 2 by the oxidation catalyst. The NOx in the exhaust is oxidized by the oxidation catalyst is changed to NO 2, this NO 2 can burn particulates (mainly carbon) adhering to the particulate filter. Further, in order to reduce combustion noise and suppress smoke emission, it is also known to perform preliminary combustion by pilot injection before main combustion by main injection.

特開２００５−４８６７８号公報JP 2005-48678 A 特開２００１−２９５６３１号公報JP 2001-295931 A

前記パイロット噴射は、メイン噴射に先立って圧縮上死点の手前で行なわれるため、パイロット噴射からメイン噴射までの間隔が大きくなると、パイロット噴射によって噴射した燃料の一部がシリンダライナー等に付着することにより、未燃焼ガス（ＨＣ）が排気通路に排出される原因となる。排気通路に排出されたＨＣは、前記酸化触媒によってＨ２ＯとＣＯ ２ に変化させることが可能であるが、そのためには酸化触媒が活性化していることが必要である。 Since the pilot injection is performed before the compression top dead center prior to the main injection, if the interval from the pilot injection to the main injection increases, a part of the fuel injected by the pilot injection adheres to the cylinder liner or the like. This causes unburned gas (HC) to be discharged into the exhaust passage. HC discharged into the exhaust passage can be changed into H 2 O and CO 2 by the oxidation catalyst, but for this purpose, the oxidation catalyst needs to be activated.

酸化触媒が活性温度に達していない場合、排気中のＨＣを減らす手段として、パイロット噴射の時期をメイン噴射に近付けることが考えられる。しかしパイロット噴射からメイン噴射が行なわれるまでの間隔が短いと、パイロット噴射によって噴射された燃料の燃焼が活発な状態でメイン噴射が行なわれるため拡散燃焼割合が増加し、スモークが増える原因となる。   When the oxidation catalyst has not reached the activation temperature, it is conceivable that the pilot injection timing is brought close to the main injection as a means for reducing HC in the exhaust gas. However, if the interval from pilot injection to main injection is short, main injection is performed in a state where combustion of fuel injected by pilot injection is active, so that the diffusion combustion ratio increases and smoke increases.

前記特許文献１に記載されている燃焼制御装置は、酸化触媒やパティキュレートフィルタの温度低下と過昇温を防ぐためにメイン噴射の時期を変更しており、特許文献２に記載されている排気浄化装置は、酸化触媒の温度に応じてメイン噴射の時期を変更している。いずれの場合もメイン噴射の時期を変えており、触媒温度に応じてパイロット噴射の時期を変更することは行なわれていない。   The combustion control device described in Patent Document 1 changes the timing of main injection in order to prevent the temperature reduction and excessive temperature rise of the oxidation catalyst and the particulate filter, and the exhaust gas purification described in Patent Document 2 The apparatus changes the timing of main injection according to the temperature of the oxidation catalyst. In either case, the timing of main injection is changed, and the timing of pilot injection is not changed according to the catalyst temperature.

従って本発明が解決しようとする課題は、メイン噴射の時期を変更せずともＨＣとスモークの排出を抑制することが可能なディーゼルエンジンを提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a diesel engine capable of suppressing the discharge of HC and smoke without changing the timing of main injection.

本発明は、燃料を噴射するメイン噴射と、該メイン噴射前でピストンが圧縮上死点に達する前に前記メイン噴射よりも少ない量の燃料を噴射するパイロット噴射と、を行なう燃料噴射システムを備えたディーゼルエンジンであって、排気通路内に配置された酸化触媒と、前記排気通路内で前記酸化触媒の下流側に設けられたパティキュレートフィルタと、前記酸化触媒の温度を検出または推定する触媒温度獲得手段と、前記触媒温度獲得手段によって得られた前記酸化触媒の温度を該酸化触媒が活性化する温度である所定温度と比較し、前記酸化触媒の温度が前記所定温度以下であれば前記パイロット噴射の時期を所定値よりも遅角側の初期値に設定し拡散燃焼割合が増加するよう前記パイロット噴射を行ない、前記酸化触媒の温度が前記所定温度を越えると前記パイロット噴射の時期を前記初期値から前記所定値まで進角させ予混合燃焼割合が増加するよう１回以上の前記パイロット噴射を行なう制御手段とを具備している。 The present invention includes a fuel injection system that performs main injection that injects fuel and pilot injection that injects a smaller amount of fuel than the main injection before the piston reaches compression top dead center before the main injection. A diesel engine, an oxidation catalyst disposed in the exhaust passage, a particulate filter provided downstream of the oxidation catalyst in the exhaust passage, and a catalyst temperature for detecting or estimating the temperature of the oxidation catalyst The acquisition means and the temperature of the oxidation catalyst obtained by the catalyst temperature acquisition means are compared with a predetermined temperature which is a temperature at which the oxidation catalyst is activated. If the temperature of the oxidation catalyst is equal to or lower than the predetermined temperature, the pilot the timing of the injection performs the pilot injection so that diffusion combustion ratio is set to an initial value of the retard side of the predetermined value increases, the temperature of the oxidation catalyst is the plant And a control means for performing one or more of the pilot injection to the timing of the premixed combustion ratio is advanced from the initial value to the predetermined value of the pilot injection exceeds the temperature increases.

前記所定温度の一例は酸化触媒が活性化する温度である。前記制御手段は、該ディーゼルエンジンの負荷が大きいほど前記パイロット噴射の前記初期値と前記所定値とをそれぞれ進角側に設定してもよい。前記制御手段は、前記パイロット噴射の時期にかかわらず圧縮上死点を過ぎた一定の時期において前記メイン噴射を行ってもよい。また前記酸化触媒によって排気中のＮＯｘを酸化させてＮＯ２に変化させ、このＮＯ２によって前記パティキュレートフィルタに付着しているスモーク成分を燃焼させてもよい。 An example of the predetermined temperature is a temperature at which the oxidation catalyst is activated. The control means may set the initial value and the predetermined value of the pilot injection to the advance side as the load on the diesel engine increases. The control means may perform the main injection at a fixed time after the compression top dead center regardless of the time of the pilot injection. Also the by oxidizing varied to NO 2 to NOx in the exhaust gas by the oxidation catalyst, this NO 2 may be by burning smoke components adhered to the particulate filter.

本発明によれば、メイン噴射とパイロット噴射を行なうことができる多段噴射可能な燃料噴射システムを備えたディーゼルエンジンにおいて、触媒温度に応じてパイロット噴射の時期を遅角側の初期値あるいは進角側の所定値に変化させることにより、ＨＣとスモークの排出を抑制することが可能である。   According to the present invention, in a diesel engine having a fuel injection system capable of multi-stage injection capable of performing main injection and pilot injection, the timing of pilot injection is set to the initial value on the retarded side or the advanced side according to the catalyst temperature. It is possible to suppress the discharge of HC and smoke by changing to the predetermined value.

燃料噴射システムと排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンの概略図。1 is a schematic view of a diesel engine equipped with a fuel injection system and an exhaust purification device. １つの実施形態に係る制御部による処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the process by the control part which concerns on one Embodiment. 前記制御部によるメイン噴射とパイロット噴射の時期を模式的に示すタイムチャート。The time chart which shows typically the timing of the main injection by the said control part, and pilot injection.

以下に本発明の１つの実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
図１は、ディーゼルエンジン１０を模式的に示している。このディーゼルエンジン１０は、エンジン本体１１と、吸気系１２と、排気系１３と、コモンレール式燃料噴射システム１４と、排気浄化装置１５と、車載コンピュータ等を用いたコントロールユニット（ＥＣＵ）として機能する制御部１６などを備えている。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 schematically shows a diesel engine 10. The diesel engine 10 is a control that functions as a control unit (ECU) using an engine body 11, an intake system 12, an exhaust system 13, a common rail fuel injection system 14, an exhaust purification device 15, an in-vehicle computer, and the like. Part 16 and the like.

エンジン本体１１は、シリンダライナー２０と、ピストン２１と、燃焼室２２と、クランク２３などを含んでいる。吸気系１２は、吸気通路２５と、ターボチャージャ２６のコンプレッサと、吸気絞り弁２７と、吸気弁２８などを含んでいる。   The engine body 11 includes a cylinder liner 20, a piston 21, a combustion chamber 22, a crank 23, and the like. The intake system 12 includes an intake passage 25, a compressor of a turbocharger 26, an intake throttle valve 27, an intake valve 28, and the like.

コモンレール式燃料噴射システム１４は、加圧された燃料を蓄えるコモンレール３０と、エンジン本体１１の各気筒ごとに設けられた燃料噴射弁（インジェクタ）３１と、燃料を加圧してコモンレール３０に供給する燃料ポンプ３２などを備えている。コモンレール３０は、燃料ポンプ３２によって加圧された燃料を蓄える蓄圧機能を有している。コモンレール３０と燃料ポンプ３２は燃料供給管３３によってつながれている。   The common rail fuel injection system 14 includes a common rail 30 that stores pressurized fuel, a fuel injection valve (injector) 31 that is provided for each cylinder of the engine body 11, and a fuel that pressurizes and supplies the fuel to the common rail 30. A pump 32 and the like are provided. The common rail 30 has a pressure accumulation function for storing fuel pressurized by the fuel pump 32. The common rail 30 and the fuel pump 32 are connected by a fuel supply pipe 33.

コモンレール３０には、各気筒の燃料噴射弁３１に燃料を供給するための複数の吐出ポート３０ａが形成されている。図１では吐出ポート３０ａと燃料噴射弁３１とがそれぞれ１つのみ示されているが、実際にはコモンレール３０の各吐出ポート３０ａのそれぞれに、燃料供給路３４を介して各気筒の燃料噴射弁３１が接続され、各燃料噴射弁３１に燃料が供給されるようになっている。   The common rail 30 is formed with a plurality of discharge ports 30a for supplying fuel to the fuel injection valves 31 of each cylinder. In FIG. 1, only one discharge port 30 a and one fuel injection valve 31 are shown. Actually, each discharge port 30 a of the common rail 30 is connected to each of the discharge ports 30 a via the fuel supply path 34. 31 is connected so that fuel is supplied to each fuel injection valve 31.

燃料噴射弁３１は、先端にノズル孔を有するボデー３１ａと、前記ノズル孔を開閉するニードル形の弁体３１ｂと、弁体３１ｂを駆動する弁体駆動部３１ｃなどを備えている。弁体駆動部３１ｃは制御部１６によって制御される。燃料ポンプ３２は、コモンレール３０の燃料圧力が所望の値となるように、制御部１６によって吐出量が制御される。   The fuel injection valve 31 includes a body 31a having a nozzle hole at the tip, a needle-shaped valve body 31b that opens and closes the nozzle hole, a valve body drive unit 31c that drives the valve body 31b, and the like. The valve body drive unit 31 c is controlled by the control unit 16. The discharge amount of the fuel pump 32 is controlled by the control unit 16 so that the fuel pressure of the common rail 30 becomes a desired value.

排気系１３は、排気弁４０と、排気通路４１と、前記ターボチャージャ２６のタービンと、排気浄化装置１５の一部をなす酸化触媒５０と、酸化触媒５０の下流側に配置されたパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：diesel particulate filter）５１を含んでいる。酸化触媒５０とパティキュレートフィルタ５１は、排気系１３の一部をなすＤＰＦハウジング５２内の排気通路４１ａに収容されている。パティキュレートフィルタ５１は排気中のスモーク成分である粒子状物質（パティキュレートマタ−）を捕集する機能を有している。   The exhaust system 13 includes an exhaust valve 40, an exhaust passage 41, a turbine of the turbocharger 26, an oxidation catalyst 50 that forms part of the exhaust purification device 15, and a particulate filter disposed on the downstream side of the oxidation catalyst 50. (DPF: diesel particulate filter) 51 is included. The oxidation catalyst 50 and the particulate filter 51 are accommodated in an exhaust passage 41 a in the DPF housing 52 that forms part of the exhaust system 13. The particulate filter 51 has a function of collecting particulate matter (particulate matter) which is a smoke component in the exhaust gas.

酸化触媒５０の上流側と下流側に、それぞれ排気温度センサ５５，５６が配置されている。前記制御部１６は、これら排気温度センサ５５，５６によって検出される酸化触媒５０の上流側温度と下流側温度に基いて、酸化触媒５０の温度を推定する。すなわち排気温度センサ５５，５６と制御部１６とは、酸化触媒５０の温度を推定するための触媒温度獲得手段を構成している。なお触媒温度獲得手段として、酸化触媒５０の温度を直接検出することが可能な温度センサを使用し、この温度センサの出力を制御部１６に入力してもよい。   Exhaust temperature sensors 55 and 56 are disposed upstream and downstream of the oxidation catalyst 50, respectively. The controller 16 estimates the temperature of the oxidation catalyst 50 based on the upstream temperature and the downstream temperature of the oxidation catalyst 50 detected by the exhaust temperature sensors 55 and 56. That is, the exhaust temperature sensors 55 and 56 and the control unit 16 constitute catalyst temperature acquisition means for estimating the temperature of the oxidation catalyst 50. As the catalyst temperature acquisition means, a temperature sensor that can directly detect the temperature of the oxidation catalyst 50 may be used, and the output of this temperature sensor may be input to the control unit 16.

酸化触媒５０は、例えばセラミック等の触媒担持体と、白金やバナジウム化合物等からなる触媒を有している。この触媒が活性化する温度（活性開始温度）の一例は２５０℃である。酸化触媒５０の温度が活性開始温度を越えていれば、排気中のＮＯが効率良く酸化されてＮＯ２に変化する。このＮＯ２によって、パティキュレートフィルタ５１に付着しているスートなどの粒子状物質を比較的低温度（例えば２５０〜３５０℃）で燃焼させることができる。 The oxidation catalyst 50 includes, for example, a catalyst carrier such as ceramic and a catalyst made of platinum, vanadium compound, or the like. An example of the temperature at which the catalyst is activated (activation start temperature) is 250 ° C. If the temperature of the oxidation catalyst 50 has exceeded the activity start temperature, NO in the exhaust gas are efficiently oxidized varies NO 2. With this NO 2 , particulate matter such as soot adhering to the particulate filter 51 can be burned at a relatively low temperature (for example, 250 to 350 ° C.).

制御部１６は、エンジン１０の運転状態に応じて燃料噴射弁３１の噴射量および噴射時期を制御する機能を有し、メイン噴射と、少なくとも１回のパイロット噴射を行なうようになっている。ここで言うメイン噴射とは、ピストン２１の圧縮上死点付近または圧縮上死点後に主燃焼のための燃料を燃焼室２２に向けて噴射する燃料噴射動作であり、その噴射時期はクランクの上死点位置からの角度に対応している。パイロット噴射は、メイン噴射前でかつピストン２１が圧縮上死点に達する前に、メイン噴射よりも少ない量の燃料を予備燃焼のために噴射する燃料噴射動作であり、その噴射時期はクランクの上死点位置からの角度に対応している。なお、パイロット噴射が２回以上に分けて行なわれてもよい。   The control unit 16 has a function of controlling the injection amount and injection timing of the fuel injection valve 31 in accordance with the operating state of the engine 10, and performs main injection and at least one pilot injection. The main injection referred to here is a fuel injection operation in which fuel for main combustion is injected toward the combustion chamber 22 in the vicinity of the compression top dead center of the piston 21 or after the compression top dead center. Corresponds to the angle from the dead center position. The pilot injection is a fuel injection operation in which a smaller amount of fuel than the main injection is injected for pre-combustion before the main injection and before the piston 21 reaches the compression top dead center. Corresponds to the angle from the dead center position. Pilot injection may be performed in two or more times.

次に、排気浄化装置１５を備えたディーゼルエンジン１０の作用について説明する。
図２は、制御部１６によるパイロット噴射処理の一例を示すフローチャートである。制御手段として機能する制御部１６には、この処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit））のためのコンピュータプログラムが格納されている。図２に示されたパイロット噴射処理は、エンジンの始動後に開始される。 Next, the operation of the diesel engine 10 provided with the exhaust purification device 15 will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of pilot injection processing by the control unit 16. A computer program for a CPU (Central Processing Unit) that executes this process is stored in the control unit 16 that functions as a control unit. The pilot injection process shown in FIG. 2 is started after the engine is started.

図２中のステップＳ１において、排気通路４１を通る排気の温度が排気温度センサ５５，５６によって検出され、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、排気温度センサ５５，５６によって検出された排気温度に基いて酸化触媒５０の温度が推定される。なお、酸化触媒５０の温度を直接検出可能な温度センサを使用する場合には、その検出温度が制御部１６に入力される。   In step S1 in FIG. 2, the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust passage 41 is detected by the exhaust temperature sensors 55 and 56, and the process proceeds to step S2. In step S2, the temperature of the oxidation catalyst 50 is estimated based on the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensors 55 and 56. When a temperature sensor that can directly detect the temperature of the oxidation catalyst 50 is used, the detected temperature is input to the control unit 16.

図２のステップＳ３において、制御部１６は、前記ステップＳ２によって検出または推定された触媒温度を所定温度と比較する。ここで所定温度の一例は、酸化触媒５０の活性開始温度（触媒が活性を示し始める温度）である。触媒に白金やバナジウム化合物を用いる場合の所定温度の一例は２５０℃であるが、使用する触媒の性質に応じて所定温度が設定される。   In step S3 of FIG. 2, the control unit 16 compares the catalyst temperature detected or estimated in step S2 with a predetermined temperature. Here, an example of the predetermined temperature is an activation start temperature of the oxidation catalyst 50 (a temperature at which the catalyst starts to show activity). An example of the predetermined temperature when platinum or a vanadium compound is used as the catalyst is 250 ° C., but the predetermined temperature is set according to the properties of the catalyst used.

ステップＳ３において、前記触媒温度が所定温度以下（ステップＳ３で“ＮＯ”）であると判断されれば、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、パイロット噴射時期が下記の初期値（例えば上死点前の２０°〜５０°）に設定される。すなわちこの初期値は、エンジン始動時や車両の走行と停止が頻繁に繰り返される場合のように酸化触媒５０が活性化していない状態においてパイロット噴射を行なう時期である。   If it is determined in step S3 that the catalyst temperature is equal to or lower than the predetermined temperature (“NO” in step S3), the process proceeds to step S4. In step S4, the pilot injection timing is set to the following initial value (for example, 20 ° to 50 ° before top dead center). In other words, this initial value is the time when pilot injection is performed in a state where the oxidation catalyst 50 is not activated, such as when the engine is started or when the vehicle is frequently run and stopped.

前記ステップＳ３において、触媒温度が前記所定温度を越えている（ステップＳ３で“ＹＥＳ”）と判断されれば、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、パイロット噴射時期が前記初期値よりも進角されて下記の所定値に設定される。すなわちこの所定値は、酸化触媒５０が活性化している状態においてパイロット噴射を行なう時期である。   If it is determined in step S3 that the catalyst temperature exceeds the predetermined temperature (“YES” in step S3), the process proceeds to step S5. In step S5, the pilot injection timing is advanced from the initial value and set to the following predetermined value. That is, this predetermined value is a time when pilot injection is performed in a state where the oxidation catalyst 50 is activated.

例えば図３に模式的に示すように、低負荷時にはパイロット噴射時期の前記初期値と前記所定値とは、それぞれ圧縮上死点前でかつメイン噴射に近くなるように設定され、高負荷になるほどメイン噴射に対して進角側に移動するように設定される。メイン噴射の時期（クランクの上死点位置からの角度）はパイロット噴射の時期にかかわらず一定であり、圧縮上死点後の一定の時期に設定される。なお、エンジンの運転状況に応じてメイン噴射の時期を変化させてもよい。   For example, as schematically shown in FIG. 3, when the load is low, the initial value and the predetermined value of the pilot injection timing are set to be close to the main injection before the compression top dead center, and as the load increases. It is set to move to the advance side with respect to the main injection. The main injection timing (angle from the top dead center position of the crank) is constant regardless of the pilot injection timing, and is set to a constant timing after compression top dead center. Note that the timing of main injection may be changed according to the operating state of the engine.

図３の例では、低負荷域（例えばトルクが０〜１００Ｎ・ｍ未満）において、パイロット噴射の初期値が上死点前の２０°、進角後の所定値が上死点前の４０°に設定される。負荷が上昇して中負荷域（例えば１００Ｎ・ｍ以上、１８０Ｎ・ｍ未満）になると、初期値が上死点前の４０°、進角後の所定値が上死点前の６０°に設定される。さらに高負荷域（例えば１８０Ｎ・ｍ以上）では、初期値が上死点前の５０°、進角後の所定値が上死点前の７０°に設定される。このように制御部１６は、エンジンの負荷が大きいほど、パイロット噴射の初期値と所定値の進角度の度合いがそれぞれ増加するように噴射時期を設定する。前記ステップＳ４またはステップＳ５が行なわれたのち、再びステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ４，Ｓ５までの一連の処理が繰返される。   In the example of FIG. 3, in a low load region (for example, torque is less than 0 to 100 N · m), the initial value of pilot injection is 20 ° before top dead center, and the predetermined value after advance is 40 ° before top dead center. Set to When the load increases and reaches the middle load range (for example, 100 N · m or more and less than 180 N · m), the initial value is set to 40 ° before top dead center, and the predetermined value after advance is set to 60 ° before top dead center. Is done. Further, in a high load range (for example, 180 N · m or more), the initial value is set to 50 ° before top dead center, and the predetermined value after advance is set to 70 ° before top dead center. Thus, the control unit 16 sets the injection timing such that the initial value of pilot injection and the degree of advance angle of the predetermined value increase as the engine load increases. After Step S4 or Step S5 is performed, the process returns to Step S1 again, and a series of processes from Steps S1 to S4 and S5 are repeated.

前記したようにステップＳ４では、排気温度が低く酸化触媒５０の温度が低いときに、パイロット噴射時期を上死点寄りの初期値に設定する。この場合、パイロット噴射によって噴射された燃料がシリンダライナー２０に付着する量が少なくなるため、ＨＣの排出量はパイロット噴射が進角側の前記所定値で行なわれる場合よりも減少する。しかしその反面、パイロット噴射によって噴射された燃料の燃焼が活発な状態でメイン噴射が行なわれるため拡散燃焼割合が増加し、スモークが増える傾向がある。   As described above, in step S4, when the exhaust gas temperature is low and the temperature of the oxidation catalyst 50 is low, the pilot injection timing is set to an initial value close to top dead center. In this case, since the amount of fuel injected by pilot injection adheres to the cylinder liner 20 is reduced, the amount of HC discharged is smaller than when pilot injection is performed at the predetermined value on the advance side. However, on the other hand, since the main injection is performed while the combustion of fuel injected by pilot injection is active, the diffusion combustion ratio increases and smoke tends to increase.

スモークに含まれる微粒子等のスモーク成分（主に炭素）は、パティキュレートフィルタ５１によって捕集される。エンジンの運転によって排気温度が上昇し、酸化触媒５０が活性化すると、排気中のＮＯｘが酸化触媒５０によって酸化されてＮＯ２に変化する。パティキュレートフィルタ５１に付着していたスモーク成分がこのＮＯ２によって比較的低温（例えば２５０℃〜３５０℃前後）で燃焼し、ＣＯ２に変化する。酸化触媒５０の酸素の変換効率は、ある温度域（例えば２５０℃以上の活性温度域）で最大となるから、排気温度がこの温度域にあればＮＯ２によって煤が燃焼し、パティキュレートフィルタ５１の連続再生が行なわれる。 Smoke components (mainly carbon) such as fine particles contained in the smoke are collected by the particulate filter 51. The exhaust temperature raised by the operation of the engine, the oxidation catalyst 50 when activated, NOx in the exhaust gas and changes into oxidized NO 2 by the oxidation catalyst 50. The smoke component adhering to the particulate filter 51 is combusted by this NO 2 at a relatively low temperature (for example, around 250 ° C. to 350 ° C.) and changed to CO 2 . Since the oxygen conversion efficiency of the oxidation catalyst 50 becomes maximum in a certain temperature range (for example, an active temperature range of 250 ° C. or higher), soot is burned by NO 2 if the exhaust gas temperature is in this temperature range, and the particulate filter 51 Are continuously reproduced.

一方、前記ステップＳ５では、酸化触媒５０の温度が前記所定温度を越えていることにより、パイロット噴射が進角側の所定値に設定される。このためパイロット噴射は前記初期値よりも進角側に移動した時期に行なわれる。この場合、パイロット噴射時期とメイン噴射時期との間隔が大きくなるため、パイロット噴射によって噴射された燃料の一部がシリンダライナーに付着しやすく、その分、ＨＣの量が増える可能性がある。しかしこのＨＣは、酸化触媒５０が活性化していることにより、酸化触媒５０によってＨ２ＯとＣＯ２に変化させることができるため、大気中にＨＣが排出されてしまうことを抑制できる。 On the other hand, in step S5, since the temperature of the oxidation catalyst 50 exceeds the predetermined temperature, the pilot injection is set to a predetermined value on the advance side. For this reason, the pilot injection is performed at a time when it moves to the advance side from the initial value. In this case, since the interval between the pilot injection timing and the main injection timing becomes large, a part of the fuel injected by the pilot injection is likely to adhere to the cylinder liner, and the amount of HC may increase accordingly. However, since this HC can be changed into H 2 O and CO 2 by the oxidation catalyst 50 when the oxidation catalyst 50 is activated, it can be suppressed that HC is discharged into the atmosphere.

前記ステップＳ５では、パイロット噴射を行なう時期（前記所定値）とメイン噴射を行なう時期との間隔が大きくなっているため、パイロット噴射による予備燃焼後にメイン噴射による主燃焼が行なわれる。このため主燃焼のための着火遅れ時間が確保され、主燃焼の予混合燃焼割合が高くなることにより、燃焼が良好となってスモークの排出を少なくすることができる。このため、パイロット噴射を行なっても、パティキュレートフィルタ５１にスモーク成分が堆積する量が増加することを抑制できる。   In step S5, since the interval between the timing of performing pilot injection (the predetermined value) and the timing of performing main injection is large, main combustion by main injection is performed after preliminary combustion by pilot injection. For this reason, the ignition delay time for the main combustion is ensured, and the premixed combustion ratio of the main combustion becomes high, so that the combustion becomes good and the smoke emission can be reduced. For this reason, even if pilot injection is performed, an increase in the amount of smoke components deposited on the particulate filter 51 can be suppressed.

なお本発明を実施するに当たって、メイン噴射やパイロット噴射を行なう燃料噴射システムや制御手段をはじめとして、酸化触媒やパティキュレートフィルタ、触媒温度獲得手段など排気浄化装置を構成する要素を適宜変更して実施できることは言うまでもない。またエンジンの運転状況に応じてメイン噴射の時期を変更してもよいし、パイロット噴射を２回以上に分けて行なってもよい。   In implementing the present invention, the fuel injection system for performing main injection and pilot injection, the control means, the oxidation catalyst, the particulate filter, the catalyst temperature acquisition means, and other elements constituting the exhaust purification device are appropriately changed. Needless to say, you can. Further, the timing of the main injection may be changed according to the operating state of the engine, or the pilot injection may be performed in two or more times.

１０…ディーゼルエンジン、１４…燃料噴射システム、１５…排気浄化装置、１６…制御部（制御手段）、３０…コモンレール、３１…燃料噴射弁、３２…燃料ポンプ、４１，４１ａ…排気通路、５０…酸化触媒、５１…パティキュレートフィルタ、５５，５６…排気温度センサ（触媒温度獲得手段）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Diesel engine, 14 ... Fuel injection system, 15 ... Exhaust gas purification device, 16 ... Control part (control means), 30 ... Common rail, 31 ... Fuel injection valve, 32 ... Fuel pump, 41, 41a ... Exhaust passage, 50 ... Oxidation catalyst, 51 ... particulate filter, 55, 56 ... exhaust temperature sensor (catalyst temperature acquisition means).

Claims (6)

燃料を噴射するメイン噴射と、該メイン噴射前でピストンが圧縮上死点に達する前に前記メイン噴射よりも少ない量の燃料を噴射するパイロット噴射と、を行なう燃料噴射システムを備えたディーゼルエンジンであって、
排気通路内に配置された酸化触媒と、
前記排気通路内で前記酸化触媒の下流側に設けられたパティキュレートフィルタと、
前記酸化触媒の温度を検出または推定する触媒温度獲得手段と、
前記触媒温度獲得手段によって得られた前記酸化触媒の温度を該酸化触媒が活性化する温度である所定温度と比較し、前記酸化触媒の温度が前記所定温度以下であれば前記パイロット噴射の時期を所定値よりも遅角側の初期値に設定し拡散燃焼割合が増加するよう前記パイロット噴射を行ない、前記酸化触媒の温度が前記所定温度を越えると前記パイロット噴射の時期を前記初期値から前記所定値まで進角させ予混合燃焼割合が増加するよう前記パイロット噴射を行なう制御手段と、
を具備したことを特徴とするディーゼルエンジン。 A diesel engine including a fuel injection system that performs main injection for injecting fuel and pilot injection for injecting a smaller amount of fuel than the main injection before the piston reaches compression top dead center before the main injection. There,
An oxidation catalyst disposed in the exhaust passage;
A particulate filter provided on the downstream side of the oxidation catalyst in the exhaust passage;
Catalyst temperature acquisition means for detecting or estimating the temperature of the oxidation catalyst;
The temperature of the oxidation catalyst obtained by the catalyst temperature acquisition means is compared with a predetermined temperature that is the temperature at which the oxidation catalyst is activated. If the temperature of the oxidation catalyst is equal to or lower than the predetermined temperature, the timing of the pilot injection is determined. The pilot injection is performed so as to increase the diffusion combustion rate by setting an initial value that is retarded from a predetermined value, and when the temperature of the oxidation catalyst exceeds the predetermined temperature, the pilot injection timing is changed from the initial value to the predetermined value. Control means for performing the pilot injection so as to advance to a value and increase the premixed combustion rate
A diesel engine characterized by comprising: 前記所定温度が前記酸化触媒の活性開始温度であり、前記酸化触媒が活性化した状態において排気中のＮＯ Ｘ が酸化しＮＯ ２ に変化することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン。 2. The diesel engine according to claim 1, wherein the predetermined temperature is an activation start temperature of the oxidation catalyst, and NO X in exhaust gas is oxidized and changed to NO 2 in a state where the oxidation catalyst is activated . 前記制御手段は、該ディーゼルエンジンの負荷が大きいほど前記パイロット噴射の前記初期値と前記所定値とをそれぞれ進角側に設定することを特徴とする請求項１または２に記載のディーゼルエンジン。   3. The diesel engine according to claim 1, wherein the control unit sets the initial value and the predetermined value of the pilot injection to an advance side as the load on the diesel engine increases. 4. 前記制御手段は、前記パイロット噴射の時期にかかわらず圧縮上死点を過ぎた一定の時期に前記メイン噴射を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のディーゼルエンジン。   The diesel engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means performs the main injection at a fixed time after the compression top dead center regardless of the timing of the pilot injection. 前記制御手段は、前記パイロット噴射を複数回に分けて行なうことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のディーゼルエンジン。   The diesel engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the control means performs the pilot injection in a plurality of times. 前記酸化触媒によって排気中のＮＯｘを酸化させてＮＯ２に変化させ、このＮＯ２によって前記パティキュレートフィルタに付着したスモーク成分を燃焼させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のディーゼルエンジン。 6. The method according to claim 1, wherein NOx in exhaust gas is oxidized by the oxidation catalyst to be changed into NO 2, and smoke components adhering to the particulate filter are burned by the NO 2 . The listed diesel engine.
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