JP2000080921A - 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents
筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射装置Info
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- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
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- F02B75/12—Other methods of operation
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 副噴射燃料のボアフラッシングを防止する。
【解決手段】 筒内直接噴射式ディーゼルエンジン１の
１番から５番気筒１１〜１５の燃料噴射弁３１〜３５に
ついては噴霧角度を広角とし、これら気筒１１〜１５に
は燃料噴射弁３１〜３５から主噴射のみを行う。６番気
筒１６の燃料噴射弁３６の噴射角度は他の燃料噴射弁３
１〜３５の噴霧角度よりも小さくし、６番気筒１６には
燃料噴射弁３６から主噴射と副噴射を行う。
１番から５番気筒１１〜１５の燃料噴射弁３１〜３５に
ついては噴霧角度を広角とし、これら気筒１１〜１５に
は燃料噴射弁３１〜３５から主噴射のみを行う。６番気
筒１６の燃料噴射弁３６の噴射角度は他の燃料噴射弁３
１〜３５の噴霧角度よりも小さくし、６番気筒１６には
燃料噴射弁３６から主噴射と副噴射を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内に直接燃料を
噴射する燃料噴射手段を備えた多気筒内燃機関の燃料噴
射装置に関するものである。
噴射する燃料噴射手段を備えた多気筒内燃機関の燃料噴
射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料を筒内に直接噴射する内燃機関（以
下、単に内燃機関という）では、燃料噴射弁から気筒内
に燃料を主噴射するとともに副噴射する場合がある。こ
こで、主噴射はピストンが圧縮上死点近傍に位置したと
きに行われ、主噴射された燃料の爆発・燃焼によって機
関出力を得る。一方、副噴射は、吸気行程や圧縮行程や
膨張行程や排気行程においてピストンが主噴射位置より
も下降して位置しているときに行われるものであり、排
気浄化装置の浄化性能の維持等、種々の目的で行われ
る。
下、単に内燃機関という）では、燃料噴射弁から気筒内
に燃料を主噴射するとともに副噴射する場合がある。こ
こで、主噴射はピストンが圧縮上死点近傍に位置したと
きに行われ、主噴射された燃料の爆発・燃焼によって機
関出力を得る。一方、副噴射は、吸気行程や圧縮行程や
膨張行程や排気行程においてピストンが主噴射位置より
も下降して位置しているときに行われるものであり、排
気浄化装置の浄化性能の維持等、種々の目的で行われ
る。
【０００３】例えば、排気浄化装置の浄化性能の維持の
ために副噴射を行う場合について説明すると、選択還元
型ＮＯx触媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒などのリーンＮＯx
触媒は、ディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエ
ンジンなど空燃比リーンの状態で燃焼可能な内燃機関か
ら排出される排気ガスのＮＯx浄化に多用されている。
ために副噴射を行う場合について説明すると、選択還元
型ＮＯx触媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒などのリーンＮＯx
触媒は、ディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエ
ンジンなど空燃比リーンの状態で燃焼可能な内燃機関か
ら排出される排気ガスのＮＯx浄化に多用されている。
【０００４】選択還元型ＮＯx触媒は、酸素過剰の雰囲
気で炭化水素（ＨＣ）の存在下でＮＯxを還元または分
解する触媒であり、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイ
オン交換して担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナ
に貴金属を担持した触媒、等が含まれる。
気で炭化水素（ＨＣ）の存在下でＮＯxを還元または分
解する触媒であり、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイ
オン交換して担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナ
に貴金属を担持した触媒、等が含まれる。
【０００５】この選択還元型ＮＯx触媒でＮＯxを浄化す
るためには触媒周囲に適量のＨＣ成分が必要とされる。
ところが、前記希薄燃焼可能な内燃機関の通常運転時の
排気中のＨＣ成分の量は極めて少なく、そのため、通常
運転時にＮＯxを浄化するためには、選択還元型ＮＯx触
媒にＨＣ成分を供給する必要がある。
るためには触媒周囲に適量のＨＣ成分が必要とされる。
ところが、前記希薄燃焼可能な内燃機関の通常運転時の
排気中のＨＣ成分の量は極めて少なく、そのため、通常
運転時にＮＯxを浄化するためには、選択還元型ＮＯx触
媒にＨＣ成分を供給する必要がある。
【０００６】一方、吸蔵還元型ＮＯx触媒は、流入排気
ガスの空燃比がリーンのときはＮＯxを吸収し、流入排
気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出
する触媒であり、例えばアルミナを担体とし、この担体
上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬ
ｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢ
ａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬ
ａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なく
とも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されて、
構成されている。
ガスの空燃比がリーンのときはＮＯxを吸収し、流入排
気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出
する触媒であり、例えばアルミナを担体とし、この担体
上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬ
ｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢ
ａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬ
ａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なく
とも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されて、
構成されている。
【０００７】希薄燃焼可能な内燃機関の排気系にこの吸
蔵還元型ＮＯx触媒を配置すると、この内燃機関では通
常運転時の排気ガスの空燃比がリーンであるため、排気
ガス中のＮＯxが吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されること
となる。しかしながら、リーン空燃比の排気ガスを吸蔵
還元型ＮＯx触媒に供給し続けると、吸蔵還元型ＮＯx触
媒のＮＯx吸収能力が飽和に達し、それ以上、ＮＯxを吸
収できなくなり、ＮＯxをリークさせることとなる。そ
こで、吸蔵還元型ＮＯx触媒では、ＮＯx吸収能力が飽和
する前に所定のタイミングで流入排気ガスの空燃比をス
トイキまたはリッチにすることによって酸素濃度を低下
させ、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されているＮＯxをＮ
Ｏ2に還元して放出し、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸
収能力を回復させる必要がある。
蔵還元型ＮＯx触媒を配置すると、この内燃機関では通
常運転時の排気ガスの空燃比がリーンであるため、排気
ガス中のＮＯxが吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されること
となる。しかしながら、リーン空燃比の排気ガスを吸蔵
還元型ＮＯx触媒に供給し続けると、吸蔵還元型ＮＯx触
媒のＮＯx吸収能力が飽和に達し、それ以上、ＮＯxを吸
収できなくなり、ＮＯxをリークさせることとなる。そ
こで、吸蔵還元型ＮＯx触媒では、ＮＯx吸収能力が飽和
する前に所定のタイミングで流入排気ガスの空燃比をス
トイキまたはリッチにすることによって酸素濃度を低下
させ、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されているＮＯxをＮ
Ｏ2に還元して放出し、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸
収能力を回復させる必要がある。
【０００８】ここで、選択還元型ＮＯx触媒にＨＣ成分
を供給する方法の一つとして、あるいは、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒にストイキまたはリッチの空燃比の排気ガスを
供給する方法の一つとして、燃料の副噴射がある。副噴
射された燃料中のＨＣ成分は、主噴射燃料の爆発時の熱
によって軽質なＨＣに改質され、排気ガスと共に選択還
元型ＮＯx触媒あるいは吸蔵還元型ＮＯx触媒に供給され
る。
を供給する方法の一つとして、あるいは、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒にストイキまたはリッチの空燃比の排気ガスを
供給する方法の一つとして、燃料の副噴射がある。副噴
射された燃料中のＨＣ成分は、主噴射燃料の爆発時の熱
によって軽質なＨＣに改質され、排気ガスと共に選択還
元型ＮＯx触媒あるいは吸蔵還元型ＮＯx触媒に供給され
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】燃料の副噴射の実施方
法には、例えば特開平９−１１２２５１号公報にも開示
されているように、全気筒について副噴射を行う方法
と、特定の気筒に限って副噴射を行い他の気筒について
は副噴射を行わない方法とがある。特定の気筒に限って
副噴射を行う理由は種々あるが、例えば、副噴射量の制
御性の容易さがある。即ち、副噴射量は主噴射量に比較
して極めて少量であり、全気筒について副噴射を行うよ
りも、特定の気筒に限って副噴射を行う方が、１回の副
噴射量を多くすることができ、燃料噴射弁の作動制御が
容易になる。
法には、例えば特開平９−１１２２５１号公報にも開示
されているように、全気筒について副噴射を行う方法
と、特定の気筒に限って副噴射を行い他の気筒について
は副噴射を行わない方法とがある。特定の気筒に限って
副噴射を行う理由は種々あるが、例えば、副噴射量の制
御性の容易さがある。即ち、副噴射量は主噴射量に比較
して極めて少量であり、全気筒について副噴射を行うよ
りも、特定の気筒に限って副噴射を行う方が、１回の副
噴射量を多くすることができ、燃料噴射弁の作動制御が
容易になる。
【００１０】従来は、副噴射を行う気筒を特定した場合
であっても、全気筒に同じ仕様の燃料噴射弁が設置され
ており、各燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧角度は
同じであり、その噴霧角度は主噴射のときに最良の噴霧
状態、混合気状態が得られるように設定されていた。そ
して、主噴射時の噴霧角度は、燃焼室の形状にも影響を
受けるが、広角度に設定する場合が多い。
であっても、全気筒に同じ仕様の燃料噴射弁が設置され
ており、各燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧角度は
同じであり、その噴霧角度は主噴射のときに最良の噴霧
状態、混合気状態が得られるように設定されていた。そ
して、主噴射時の噴霧角度は、燃焼室の形状にも影響を
受けるが、広角度に設定する場合が多い。
【００１１】このように燃料噴射弁の噴霧角度が広角度
であっても主噴射はピストンが圧縮上死点の近傍で行わ
れるので、主噴射された燃料の噴霧は燃焼室に留まり、
シリンダボア壁に到達することはない。
であっても主噴射はピストンが圧縮上死点の近傍で行わ
れるので、主噴射された燃料の噴霧は燃焼室に留まり、
シリンダボア壁に到達することはない。
【００１２】一方、副噴射を圧縮上死点の近くで行う
と、副噴射された燃料が燃焼してしまい副噴射燃料中の
ＨＣ成分を軽質なＨＣ成分に改質することができない。
したがって、ＨＣ成分の改質のためには、ピストンが圧
縮上死点から離れて位置しているときに副噴射を行いた
いという要求がある。ところが、ピストンが圧縮上死点
から離れて位置しているときに副噴射を行った場合に
は、燃料噴射弁の噴霧角度が大きいために副噴射された
燃料の噴霧がシリンダボア壁面に直接到達し、エンジン
オイルの油膜切れを引き起こす虞れがあり、ひいてはシ
リンダボア壁やピストンリングの焼き付け、摩耗を引き
起こしたり、エンジンオイルの劣化を促進する虞れがあ
る。
と、副噴射された燃料が燃焼してしまい副噴射燃料中の
ＨＣ成分を軽質なＨＣ成分に改質することができない。
したがって、ＨＣ成分の改質のためには、ピストンが圧
縮上死点から離れて位置しているときに副噴射を行いた
いという要求がある。ところが、ピストンが圧縮上死点
から離れて位置しているときに副噴射を行った場合に
は、燃料噴射弁の噴霧角度が大きいために副噴射された
燃料の噴霧がシリンダボア壁面に直接到達し、エンジン
オイルの油膜切れを引き起こす虞れがあり、ひいてはシ
リンダボア壁やピストンリングの焼き付け、摩耗を引き
起こしたり、エンジンオイルの劣化を促進する虞れがあ
る。
【００１３】したがって、全ての気筒について噴霧角度
が同じ燃料噴射弁を設置していた従来の燃料噴射装置で
は、内燃機関の耐久性の観点から副噴射タイミングに制
約が生じ、この制約の中で副噴射を行っている限り、最
良の条件で副噴射を行うことが困難であった。したがっ
て、所望するようなＨＣ成分の改質を得ることが困難で
あった。
が同じ燃料噴射弁を設置していた従来の燃料噴射装置で
は、内燃機関の耐久性の観点から副噴射タイミングに制
約が生じ、この制約の中で副噴射を行っている限り、最
良の条件で副噴射を行うことが困難であった。したがっ
て、所望するようなＨＣ成分の改質を得ることが困難で
あった。
【００１４】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、特定の気筒に限って副噴射を行い、当該気筒の
燃料噴射手段の噴霧角度を他の気筒の燃料噴射手段の噴
霧角度よりも小さくすることにより、副噴射タイミング
の自由度を広げることにある。
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、特定の気筒に限って副噴射を行い、当該気筒の
燃料噴射手段の噴霧角度を他の気筒の燃料噴射手段の噴
霧角度よりも小さくすることにより、副噴射タイミング
の自由度を広げることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明は、多気筒
内燃機関の気筒毎に筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射
手段を備え、特定の気筒の燃料噴射手段に限って、ピス
トンが圧縮上死点近傍に位置しているときに行われる燃
料の主噴射とは別に、ピストンが主噴射位置よりも下降
して位置しているときに燃料の副噴射が行われる筒内直
接噴射式内燃機関の燃料噴射装置において、前記特定の
気筒の燃料噴射手段の噴霧角度は、他の気筒の燃料噴射
手段の噴霧角度よりも小さく設定されていることを特徴
とする。
するために、以下の手段を採用した。本発明は、多気筒
内燃機関の気筒毎に筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射
手段を備え、特定の気筒の燃料噴射手段に限って、ピス
トンが圧縮上死点近傍に位置しているときに行われる燃
料の主噴射とは別に、ピストンが主噴射位置よりも下降
して位置しているときに燃料の副噴射が行われる筒内直
接噴射式内燃機関の燃料噴射装置において、前記特定の
気筒の燃料噴射手段の噴霧角度は、他の気筒の燃料噴射
手段の噴霧角度よりも小さく設定されていることを特徴
とする。
【００１６】副噴射を行う気筒の燃料噴射弁の噴霧角度
が小さく設定されているため、副噴射された燃料がシリ
ンダボア壁に到達しにくくなる。その結果、ピストンが
圧縮上死点から十分離れて位置した時に副噴射を行うこ
とが可能になり、副噴射の実行タイミングの自由度が広
がる。また、副噴射１回当たりの噴射量を多くすること
もできる。
が小さく設定されているため、副噴射された燃料がシリ
ンダボア壁に到達しにくくなる。その結果、ピストンが
圧縮上死点から十分離れて位置した時に副噴射を行うこ
とが可能になり、副噴射の実行タイミングの自由度が広
がる。また、副噴射１回当たりの噴射量を多くすること
もできる。
【００１７】本発明における筒内直接噴射式内燃機関に
は、リーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジ
ンを例示することができる。燃料の副噴射は、吸気行
程、圧縮行程、膨張行程、排気行程のいずれの行程で行
うことも可能であり、副噴射の目的に応じて決定され
る。副噴射の目的としては、排気系に設置されたリーン
ＮＯx触媒のＮＯx浄化性能維持のためや、排気系に設置
された触媒の暖機性向上のためや、ターボチャージャの
過給圧を上げるためなどがある。
は、リーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジ
ンを例示することができる。燃料の副噴射は、吸気行
程、圧縮行程、膨張行程、排気行程のいずれの行程で行
うことも可能であり、副噴射の目的に応じて決定され
る。副噴射の目的としては、排気系に設置されたリーン
ＮＯx触媒のＮＯx浄化性能維持のためや、排気系に設置
された触媒の暖機性向上のためや、ターボチャージャの
過給圧を上げるためなどがある。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る筒内直接噴射
式内燃機関の燃料噴射装置の一実施の形態を図１から図
３の図面に基いて説明する。尚、この実施の形態は、本
発明に係る燃料噴射装置を筒内直接噴射式内燃機関とし
ての車両用ディーゼルエンジンに適用した態様である。
式内燃機関の燃料噴射装置の一実施の形態を図１から図
３の図面に基いて説明する。尚、この実施の形態は、本
発明に係る燃料噴射装置を筒内直接噴射式内燃機関とし
ての車両用ディーゼルエンジンに適用した態様である。
【００１９】図１は本発明に係る燃料噴射装置を備えた
筒内直接噴射式内燃機関の全体構成を示す図である。エ
ンジン１は筒内直接噴射式の６気筒ディーゼルエンジン
であり、１番気筒（＃１）から６番気筒（＃６）の各気
筒１１，１２，１３，１４，１５，１６の燃焼室には、
吸気管２、吸気マニホールド３、及び吸気マニホールド
３から分岐された吸気枝管２１，２２，，２３，２４，
２５，２６を介して新気が導入される。吸気管２の途中
には、ターボチャージャ４のコンプレッサ５と、インタ
ークーラ６と、吸気絞り弁７が設けられている。吸気絞
り弁７は、エンジン１の運転状態に応じてエンジンコン
トロール用電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によって
制御される。
筒内直接噴射式内燃機関の全体構成を示す図である。エ
ンジン１は筒内直接噴射式の６気筒ディーゼルエンジン
であり、１番気筒（＃１）から６番気筒（＃６）の各気
筒１１，１２，１３，１４，１５，１６の燃焼室には、
吸気管２、吸気マニホールド３、及び吸気マニホールド
３から分岐された吸気枝管２１，２２，，２３，２４，
２５，２６を介して新気が導入される。吸気管２の途中
には、ターボチャージャ４のコンプレッサ５と、インタ
ークーラ６と、吸気絞り弁７が設けられている。吸気絞
り弁７は、エンジン１の運転状態に応じてエンジンコン
トロール用電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によって
制御される。
【００２０】また、エンジン１には、各気筒１１〜１６
に燃料を噴射する燃料噴射弁（燃料噴射手段）３１，３
２，３３，３４，３５，３６が設けられている。１番か
ら５番気筒１１〜１５の燃料噴射弁３１〜３５は、図２
に示すように、それぞれの気筒のピストン６１が圧縮上
死点近傍に位置したときに対応する燃料噴射弁（図２で
は代表として符号３１を付す）から燃料を主噴射するよ
うに、ＥＣＵ５０によって制御されている。１番から５
番気筒１１〜１５の燃料噴射弁３１〜３５からは副噴射
は行われず主噴射だけが行われるようになっており、燃
料噴射弁３１〜３５の噴霧角度β1は、燃焼室６２の形
状を考慮して主噴射に最適な噴霧角度に広角に設定され
ている。
に燃料を噴射する燃料噴射弁（燃料噴射手段）３１，３
２，３３，３４，３５，３６が設けられている。１番か
ら５番気筒１１〜１５の燃料噴射弁３１〜３５は、図２
に示すように、それぞれの気筒のピストン６１が圧縮上
死点近傍に位置したときに対応する燃料噴射弁（図２で
は代表として符号３１を付す）から燃料を主噴射するよ
うに、ＥＣＵ５０によって制御されている。１番から５
番気筒１１〜１５の燃料噴射弁３１〜３５からは副噴射
は行われず主噴射だけが行われるようになっており、燃
料噴射弁３１〜３５の噴霧角度β1は、燃焼室６２の形
状を考慮して主噴射に最適な噴霧角度に広角に設定され
ている。
【００２１】一方、６番気筒１６の燃料噴射弁３６は、
図３（Ａ）に示すようにピストン６５が圧縮上死点近傍
に位置したときに燃料を主噴射し、図３（Ｂ）に示すよ
うに膨張行程あるいは排気行程でピストン６５が圧縮上
死点から遠ざかったところに位置したときに燃料を副噴
射するように、ＥＣＵ５０によって制御されている。こ
の６番気筒１６の燃料噴射弁３６の噴霧角度β2は、前
記副噴射タイミングで燃料を副噴射したときに燃料の噴
霧がシリンダボア壁６６に直接到達しないように狭い角
度に設定されている。即ち、６番気筒１６の燃料噴射弁
３６の噴霧角度β2は、あくまでも副噴射の観点から最
適角度に設定されており、１番から５番気筒１１〜１５
の燃料噴射弁３１〜３５の噴霧角度β1よりも小さく設
定されている。
図３（Ａ）に示すようにピストン６５が圧縮上死点近傍
に位置したときに燃料を主噴射し、図３（Ｂ）に示すよ
うに膨張行程あるいは排気行程でピストン６５が圧縮上
死点から遠ざかったところに位置したときに燃料を副噴
射するように、ＥＣＵ５０によって制御されている。こ
の６番気筒１６の燃料噴射弁３６の噴霧角度β2は、前
記副噴射タイミングで燃料を副噴射したときに燃料の噴
霧がシリンダボア壁６６に直接到達しないように狭い角
度に設定されている。即ち、６番気筒１６の燃料噴射弁
３６の噴霧角度β2は、あくまでも副噴射の観点から最
適角度に設定されており、１番から５番気筒１１〜１５
の燃料噴射弁３１〜３５の噴霧角度β1よりも小さく設
定されている。
【００２２】また、燃料噴射弁３６の噴霧角度β2が小
さく設定されていることから、６番気筒１６の燃焼室６
７を画成するピストン６５の頂部凹形状は、他の気筒１
１〜１５のピストン６１の頂部凹形状に比べて、頂面開
口径を小さく、深さを大きく設定されている。ただし、
全気筒１１〜１６で圧縮比を一定にするために、燃焼室
６２，６７の容積は同容積に設定されている。尚、図２
及び図３において、符号６３は吸気弁、符号６４は排気
弁を示している。
さく設定されていることから、６番気筒１６の燃焼室６
７を画成するピストン６５の頂部凹形状は、他の気筒１
１〜１５のピストン６１の頂部凹形状に比べて、頂面開
口径を小さく、深さを大きく設定されている。ただし、
全気筒１１〜１６で圧縮比を一定にするために、燃焼室
６２，６７の容積は同容積に設定されている。尚、図２
及び図３において、符号６３は吸気弁、符号６４は排気
弁を示している。
【００２３】燃料噴射弁３１〜３６はいずれも噴霧角度
が固定されたタイプのものであって、噴霧角度を変更す
ることのできる可変噴孔弁ではない。噴霧角度固定タイ
プの燃料噴射弁は、構造が簡単で、コストも易い。
が固定されたタイプのものであって、噴霧角度を変更す
ることのできる可変噴孔弁ではない。噴霧角度固定タイ
プの燃料噴射弁は、構造が簡単で、コストも易い。
【００２４】６番気筒１６の燃料噴射弁３６から副噴射
された燃料のＨＣ成分は、後述する選択還元型ＮＯx触
媒１０ａに供給される。主噴射あるいは副噴射における
燃料噴射弁３１〜３６の開弁時期及び開弁時間は、エン
ジン１の運転状態に応じてＥＣＵ１００により制御され
る。
された燃料のＨＣ成分は、後述する選択還元型ＮＯx触
媒１０ａに供給される。主噴射あるいは副噴射における
燃料噴射弁３１〜３６の開弁時期及び開弁時間は、エン
ジン１の運転状態に応じてＥＣＵ１００により制御され
る。
【００２５】各気筒１１〜１６の燃焼室で生じた排気ガ
スは、各気筒１１〜１６に対応して設けられた排気枝管
４１，４２，４３，４４，４５，４６を介して排気マニ
ホールド４０に排出される。
スは、各気筒１１〜１６に対応して設けられた排気枝管
４１，４２，４３，４４，４５，４６を介して排気マニ
ホールド４０に排出される。
【００２６】排気マニホールド４０に流入した排気ガス
は、集合排気管８を介して大気に排出される。集合排気
管８の途中には、ターボチャージャ４のタービン９と、
触媒コンバータ１０が設けられている。排気ガスはター
ビン９を駆動し、タービン９に連結されたコンプレッサ
５を駆動して、吸気を過給する。
は、集合排気管８を介して大気に排出される。集合排気
管８の途中には、ターボチャージャ４のタービン９と、
触媒コンバータ１０が設けられている。排気ガスはター
ビン９を駆動し、タービン９に連結されたコンプレッサ
５を駆動して、吸気を過給する。
【００２７】触媒コンバータ１０には選択還元型ＮＯx
触媒１０ａが収容されている。選択還元型ＮＯx触媒１
０ａは、酸素過剰の雰囲気で炭化水素の存在下でＮＯx
を還元または分解する触媒であり、選択還元型ＮＯx触
媒には、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイオン交換し
て担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を
担持した触媒、等が含まれる。
触媒１０ａが収容されている。選択還元型ＮＯx触媒１
０ａは、酸素過剰の雰囲気で炭化水素の存在下でＮＯx
を還元または分解する触媒であり、選択還元型ＮＯx触
媒には、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイオン交換し
て担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を
担持した触媒、等が含まれる。
【００２８】集合排気管８において触媒コンバータ１０
の入口近傍と出口近傍には、触媒コンバータ１０に流入
する排気ガスの温度あるいは触媒コンバータ１０から流
出する排気ガスの温度に対応した出力信号をＥＣＵ１０
０に出力する入ガス温センサ５１と出ガス温センサ５２
が取り付けられている。これら入ガス温センサ５１と出
ガス温センサ５２の出力信号に基づいて、ＥＣＵ１００
は触媒コンバータ１０の触媒床温（触媒温度）を演算す
る。
の入口近傍と出口近傍には、触媒コンバータ１０に流入
する排気ガスの温度あるいは触媒コンバータ１０から流
出する排気ガスの温度に対応した出力信号をＥＣＵ１０
０に出力する入ガス温センサ５１と出ガス温センサ５２
が取り付けられている。これら入ガス温センサ５１と出
ガス温センサ５２の出力信号に基づいて、ＥＣＵ１００
は触媒コンバータ１０の触媒床温（触媒温度）を演算す
る。
【００２９】さらに、集合排気管８において触媒コンバ
ータ１０の入口近傍と出口近傍には、触媒コンバータ１
０に流入する排気ガスのＮＯx濃度あるいは触媒コンバ
ータ１０から流出する排気ガスのＮＯx濃度に対応した
出力信号をＥＣＵ１００に出力する入ガスＮＯxセンサ
５３と出ガスＮＯxセンサ５４が取り付けられている。
ＥＣＵ１００は、これら入ガスＮＯxセンサ５３と出ガ
スＮＯxセンサ５４の出力信号から入出のＮＯx濃度差を
演算し、これに基づいて燃料の副噴射量をフィードバッ
ク制御する。
ータ１０の入口近傍と出口近傍には、触媒コンバータ１
０に流入する排気ガスのＮＯx濃度あるいは触媒コンバ
ータ１０から流出する排気ガスのＮＯx濃度に対応した
出力信号をＥＣＵ１００に出力する入ガスＮＯxセンサ
５３と出ガスＮＯxセンサ５４が取り付けられている。
ＥＣＵ１００は、これら入ガスＮＯxセンサ５３と出ガ
スＮＯxセンサ５４の出力信号から入出のＮＯx濃度差を
演算し、これに基づいて燃料の副噴射量をフィードバッ
ク制御する。
【００３０】また、排気マニホールド４０に流入した排
気ガスの一部はＥＧＲガスとして、ＥＧＲ管４７を介し
て吸気マニホールド３に再循環可能になっている。ＥＧ
Ｒ管４７の途中には、その上流側から順に、ＥＧＲクー
ラ４８、ＥＧＲ弁４９が設置されている。ＥＧＲ弁４９
は、エンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ１００によっ
て開度制御され、ＥＧＲガスの還流量を制御する。
気ガスの一部はＥＧＲガスとして、ＥＧＲ管４７を介し
て吸気マニホールド３に再循環可能になっている。ＥＧ
Ｒ管４７の途中には、その上流側から順に、ＥＧＲクー
ラ４８、ＥＧＲ弁４９が設置されている。ＥＧＲ弁４９
は、エンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ１００によっ
て開度制御され、ＥＧＲガスの還流量を制御する。
【００３１】ＥＣＵ１００はデジタルコンピュータから
なり、双方向バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リ
ードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）、入力
ポート、出力ポートを具備し、エンジン１の燃料噴射量
制御等の基本制御を行うほか、この実施の形態では、触
媒コンバータ１０にＨＣを供給するための副噴射制御を
行っている。
なり、双方向バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リ
ードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）、入力
ポート、出力ポートを具備し、エンジン１の燃料噴射量
制御等の基本制御を行うほか、この実施の形態では、触
媒コンバータ１０にＨＣを供給するための副噴射制御を
行っている。
【００３２】これら制御のために、ＥＣＵ１００の入力
ポートには、アクセル開度センサ７１からの入力信号
と、クランク角センサ７２からの入力信号が入力され
る。アクセル開度センサ７１はアクセル開度に比例した
出力電圧をＥＣＵ１００に出力し、ＥＣＵ１００はアク
セル開度センサ７１の出力信号に基づいてエンジン負荷
を演算する。クランク角センサ７２はクランクシャフト
が一定角度回転する毎に出力パルスをＥＣＵ１００に出
力し、ＥＣＵ１００はこの出力パルスに基づいてエンジ
ン回転速度を演算する。これらエンジン負荷とエンジン
回転速度によってエンジン運転状態が判別される。
ポートには、アクセル開度センサ７１からの入力信号
と、クランク角センサ７２からの入力信号が入力され
る。アクセル開度センサ７１はアクセル開度に比例した
出力電圧をＥＣＵ１００に出力し、ＥＣＵ１００はアク
セル開度センサ７１の出力信号に基づいてエンジン負荷
を演算する。クランク角センサ７２はクランクシャフト
が一定角度回転する毎に出力パルスをＥＣＵ１００に出
力し、ＥＣＵ１００はこの出力パルスに基づいてエンジ
ン回転速度を演算する。これらエンジン負荷とエンジン
回転速度によってエンジン運転状態が判別される。
【００３３】次に、この実施の形態における燃料噴射装
置の作用について説明する。ＥＣＵ１００は、エンジン
１の運転状態に応じて、各燃料噴射弁３１〜３６を所定
の開弁時期に所定時間開弁して各気筒１１〜１６内に所
定量の燃料を主噴射する。各気筒１１〜１６内に主噴射
された燃料は、爆発・燃焼した後、排気ガスとして、各
排気枝管４１〜４６、排気マニホールド４０、集合排気
管８、触媒コンバータ１０を通って大気に排気される。
置の作用について説明する。ＥＣＵ１００は、エンジン
１の運転状態に応じて、各燃料噴射弁３１〜３６を所定
の開弁時期に所定時間開弁して各気筒１１〜１６内に所
定量の燃料を主噴射する。各気筒１１〜１６内に主噴射
された燃料は、爆発・燃焼した後、排気ガスとして、各
排気枝管４１〜４６、排気マニホールド４０、集合排気
管８、触媒コンバータ１０を通って大気に排気される。
【００３４】また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転
状態に応じて、前記主噴射された燃料の爆発・燃焼によ
り生じた排気ガス中のＮＯxを触媒コンバータ１０で浄
化するのに必要な還元剤量に相当する燃料の副噴射量を
演算し、この副噴射量の燃料を副噴射するべく、６番気
筒１６の燃料噴射弁３６を、６番気筒１６の膨張行程あ
るいは排気行程における所定の開弁時期に所定時間開弁
する。副噴射された燃料のＨＣ成分は、爆発行程の熱に
より軽質なＨＣに改質されて、排気ガスと共に前記排気
経路を通って触媒コンバータ１０に供給される。その結
果、排気ガス中のＮＯxは触媒コンバータ１０の選択還
元型ＮＯx触媒１０ａにおいて還元され、Ｎ2、Ｈ2Ｏ、
ＣＯ2となって大気に放出される。
状態に応じて、前記主噴射された燃料の爆発・燃焼によ
り生じた排気ガス中のＮＯxを触媒コンバータ１０で浄
化するのに必要な還元剤量に相当する燃料の副噴射量を
演算し、この副噴射量の燃料を副噴射するべく、６番気
筒１６の燃料噴射弁３６を、６番気筒１６の膨張行程あ
るいは排気行程における所定の開弁時期に所定時間開弁
する。副噴射された燃料のＨＣ成分は、爆発行程の熱に
より軽質なＨＣに改質されて、排気ガスと共に前記排気
経路を通って触媒コンバータ１０に供給される。その結
果、排気ガス中のＮＯxは触媒コンバータ１０の選択還
元型ＮＯx触媒１０ａにおいて還元され、Ｎ2、Ｈ2Ｏ、
ＣＯ2となって大気に放出される。
【００３５】また、エンジン１の各気筒１１〜１６から
排出される排気ガスの一部はＥＧＲガスとして、排気マ
ニホールド４０からＥＧＲ管４７を通り、ＥＧＲクーラ
４８、ＥＧＲ弁４９を通って吸気マニホールド３に還流
し、吸気管２から吸気された新気と混合されて、各吸気
枝管２１〜２６を介して各気筒１１〜１６内に吸気され
る。
排出される排気ガスの一部はＥＧＲガスとして、排気マ
ニホールド４０からＥＧＲ管４７を通り、ＥＧＲクーラ
４８、ＥＧＲ弁４９を通って吸気マニホールド３に還流
し、吸気管２から吸気された新気と混合されて、各吸気
枝管２１〜２６を介して各気筒１１〜１６内に吸気され
る。
【００３６】ところで、この排気浄化装置では、副噴射
は６番気筒に限って行われるようになっており、しか
も、６番気筒の燃料噴射弁３６の噴霧角度β2は、主噴
射のみ行う１番から５番気筒１１〜１５の燃料噴射弁３
１〜３５の噴霧角度β1よりも小さく設定されている。
その結果、６番気筒１６のピストンが圧縮上死点から十
分に離れて位置したときに燃料噴射弁３６から燃料を副
噴射しても、副噴射された燃料がシリンダボア壁に到達
することがなく、副噴射時のボアフラッシングを防止す
ることができ、ひいてはエンジンオイルの油膜切れを未
然に防止することができ、エンジンオイルの劣化を抑制
することができる。そして、副噴射された燃料のＨＣ成
分をＮＯx浄化に最適なＨＣに改質することができる。
つまり、エンジン１の耐久性を犠牲にすることなく、副
噴射の実行タイミングを最適に設定することができるこ
ととなる。
は６番気筒に限って行われるようになっており、しか
も、６番気筒の燃料噴射弁３６の噴霧角度β2は、主噴
射のみ行う１番から５番気筒１１〜１５の燃料噴射弁３
１〜３５の噴霧角度β1よりも小さく設定されている。
その結果、６番気筒１６のピストンが圧縮上死点から十
分に離れて位置したときに燃料噴射弁３６から燃料を副
噴射しても、副噴射された燃料がシリンダボア壁に到達
することがなく、副噴射時のボアフラッシングを防止す
ることができ、ひいてはエンジンオイルの油膜切れを未
然に防止することができ、エンジンオイルの劣化を抑制
することができる。そして、副噴射された燃料のＨＣ成
分をＮＯx浄化に最適なＨＣに改質することができる。
つまり、エンジン１の耐久性を犠牲にすることなく、副
噴射の実行タイミングを最適に設定することができるこ
ととなる。
【００３７】また、上述したように、６番気筒１６のピ
ストンが下死点近くに位置した時に副噴射を行ってもボ
アフラッシングが生じないことから、吸気行程後期、圧
縮行程初期、膨張行程後期、排気行程初期にも副噴射を
行うことができるようになって、副噴射の実行タイミン
グの自由度が広がる。
ストンが下死点近くに位置した時に副噴射を行ってもボ
アフラッシングが生じないことから、吸気行程後期、圧
縮行程初期、膨張行程後期、排気行程初期にも副噴射を
行うことができるようになって、副噴射の実行タイミン
グの自由度が広がる。
【００３８】さらに、副噴射１回あたりの副噴射量を多
くしてもボアフラッシングしにくくなるので、排気ガス
の空燃比を間欠的に通常よりも高くする、いわゆるリッ
チスパイク状態をつくり易くなる。尚、その際、毎サイ
クル副噴射を行わず、数サイクルごとに１回の副噴射で
噴射量を多くして行うことも可能である。
くしてもボアフラッシングしにくくなるので、排気ガス
の空燃比を間欠的に通常よりも高くする、いわゆるリッ
チスパイク状態をつくり易くなる。尚、その際、毎サイ
クル副噴射を行わず、数サイクルごとに１回の副噴射で
噴射量を多くして行うことも可能である。
【００３９】上述の実施の形態では、触媒コンバータ１
０に選択還元型ＮＯx触媒を収容しているが、これを吸
蔵還元型ＮＯx触媒とすることも可能である。吸蔵還元
型ＮＯx触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンのとき
はＮＯxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
ると吸収したＮＯxを放出する触媒である。この場合に
は、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力を回復せしめ
るために、燃料の副噴射が行われる。
０に選択還元型ＮＯx触媒を収容しているが、これを吸
蔵還元型ＮＯx触媒とすることも可能である。吸蔵還元
型ＮＯx触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンのとき
はＮＯxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
ると吸収したＮＯxを放出する触媒である。この場合に
は、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力を回復せしめ
るために、燃料の副噴射が行われる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、多気筒内燃機関の気筒
毎に筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射手段を備え、特
定の気筒の燃料噴射手段に限って、ピストンが圧縮上死
点近傍に位置しているときに行われる燃料の主噴射とは
別に、ピストンが主噴射位置よりも下降して位置してい
るときに燃料の副噴射が行われる筒内直接噴射式内燃機
関の燃料噴射装置において、前記特定の気筒の燃料噴射
手段の噴霧角度が、他の気筒の燃料噴射手段の噴霧角度
よりも小さく設定されていることにより、副噴射時のボ
アフラッシングを防止することができるとともに、副噴
射の実行タイミングの自由度が大きくなり、副噴射を最
適タイミングで実行することができるという優れた効果
が奏される。
毎に筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射手段を備え、特
定の気筒の燃料噴射手段に限って、ピストンが圧縮上死
点近傍に位置しているときに行われる燃料の主噴射とは
別に、ピストンが主噴射位置よりも下降して位置してい
るときに燃料の副噴射が行われる筒内直接噴射式内燃機
関の燃料噴射装置において、前記特定の気筒の燃料噴射
手段の噴霧角度が、他の気筒の燃料噴射手段の噴霧角度
よりも小さく設定されていることにより、副噴射時のボ
アフラッシングを防止することができるとともに、副噴
射の実行タイミングの自由度が大きくなり、副噴射を最
適タイミングで実行することができるという優れた効果
が奏される。
【図１】 本発明に係る筒内直接噴射式内燃機関の燃料
噴射装置における一実施の形態の概略構成を示す図であ
る。
噴射装置における一実施の形態の概略構成を示す図であ
る。
【図２】 前記実施の形態において、主噴射のみ行われ
る気筒の主噴射状態を示す図である。
る気筒の主噴射状態を示す図である。
【図３】 前記実施の形態において、主噴射と副噴射が
行われる気筒での（Ａ）主噴射状態と（Ｂ）副噴射状態
を示す図である。
行われる気筒での（Ａ）主噴射状態と（Ｂ）副噴射状態
を示す図である。
１ ディーゼルエンジン（筒内直接噴射式内燃機関） １１〜１６ 気筒 ３１〜３６ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１Ｋ Ｆターム(参考） 3G023 AA04 AA05 AA18 AB01 AB05 AC04 AD02 AD09 AE05 AF01 AF03 AG02 AG03 3G084 AA01 AA03 AA04 BA15 BA20 BA24 DA10 EB11 EC02 FA10 FA17 FA18 FA28 FA33 FA37 FA38 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA18 AA24 AA28 AB05 BA02 BA14 CB03 DC01 EA01 EA03 EA07 EA09 EA33 3G301 HA01 HA02 HA04 HA06 HA11 HA13 HA15 JA25 LB04 MA19 MA20 MA27 ND01 PB05A PB05Z PD01Z PD15A PD15Z PE01Z PE03Z PF03Z
Claims (1)
- 【請求項１】 多気筒内燃機関の気筒毎に筒内に直接燃
料を噴射する燃料噴射手段を備え、特定の気筒の燃料噴
射手段に限って、ピストンが圧縮上死点近傍に位置して
いるときに行われる燃料の主噴射とは別に、ピストンが
主噴射位置よりも下降して位置しているときに燃料の副
噴射が行われる筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射装置
において、 前記特定の気筒の燃料噴射手段の噴霧角度は、他の気筒
の燃料噴射手段の噴霧角度よりも小さく設定されている
ことを特徴とする筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10252522A JP2000080921A (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10252522A JP2000080921A (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000080921A true JP2000080921A (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=17238550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10252522A Pending JP2000080921A (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000080921A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6860101B2 (en) | 2001-10-15 | 2005-03-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system for internal combustion engine |
-
1998
- 1998-09-07 JP JP10252522A patent/JP2000080921A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6860101B2 (en) | 2001-10-15 | 2005-03-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system for internal combustion engine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050518 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060417 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060425 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060829 |