JP2001098933A - 圧縮着火エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
圧縮着火エンジンの排気浄化装置Info
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Abstract
ンジンにおいて、リーン燃焼運転時にNOx吸収剤に吸
収されたNOxを空気過剰率を低下させて放出浄化する
際の排気組成の悪化を防止する。 【解決手段】 ディーゼルエンジン5は、流入する排気
の空気過剰率に応じて排気中のNOxを吸収あるいは吸
収したNOxを放出するNOx吸収剤16を排気通路に
備える。コントローラ30は、NOx吸収剤16のNO
x吸収能力が低下したと判断した場合に、運転条件に応
じて吸入空気量を制御するとともに、そのときの吸入空
気量又は吸気管圧力に応じて排気還流量を制御し、熱発
生パターンが単段の予混合燃焼状態を維持した状態で空
気過剰率を所定値まで低下させ、NOx吸収剤16に吸
収されたNOxを放出浄化処理する。
Description
気浄化装置に関する。
xの発生を抑制する手段として、吸気系に排気の一部を
再循環させる排気還流装置(EGR装置)が用いられて
いる。このEGR装置では、排気の一部を吸気系に導く
ためのEGR通路にEGR弁を装着し、EGRの必要な
領域でEGR弁を開いて所定量の排気(EGRガス)を
吸入空気に混合させることにより、燃焼時の最高温度を
下げてNOxの発生量を抑えることができる。
装置として特許公報第2600492号に開示されたものがあ
る。これによると、流入する排気の空燃比がリーンのと
きに排気中のNOxを吸収し、流入する排気中の酸素濃
度が低下したときに吸収したNOxを放出するNOx吸
収剤を排気通路に配置し、エンジンをリーン空燃比で運
転しているときの排気中のNOxをNOx吸収剤に吸収
させている。
大するとNOx吸収剤のNOx吸収能力が低下してくる
ので、リーン空燃比運転が一定時間続きNOx吸収剤の
吸収したNOx量が増大した場合にはエンジンの運転空
燃比を短時間リッチ又は理論空燃比に切り換えて排気中
の酸素濃度を低下させ、NOx吸収剤に吸収されたNO
xを放出させている。放出されたNOxは排気中の未燃
HC、CO等の成分により還元浄化される。
火エンジンを対象としたものであるが、圧縮着火エンジ
ン、特にディーゼルエンジンであっても、吸気通路に吸
気絞り弁(スロットル弁)を設け、NOx吸収剤からN
Oxを放出させる際に吸気絞り弁を閉弁方向に制御し且
つ燃料噴射量を一定量増量することにより、あるいは、
NOx吸収剤上流の排気中に別途炭化水素を供給するこ
とにより、NOx吸収剤に流入する排気をリッチ化で
き、同様のNOx放出浄化処理が可能である。
拡散燃焼が主体のディーゼルエンジンにおいて吸気絞り
弁を閉弁方向に制御し、燃焼室内の平均空燃比をリッチ
化すると、燃焼が大幅に悪化し、NOxは低減されるも
のの多量のスモークが発生する。また、この状態で燃料
噴射量を増量させるとNOx吸収剤に供給されるHC、
COは増加するが、スモークはさらに増加する。
比が小さくなって熱効率が低下し、また、吸入空気量の
減少に伴いポンピングロスが増加するのでエンジンが発
生するトルクが低下し、運転性が悪化する。
化水素を供給することによってNOx吸収剤へ流入する
排気をリッチ化する場合、その炭化水素を供給する装置
を追加する必要があり、構造が複雑になる。供給する炭
化水素として軽油以外を用いる場合には、それを貯蔵す
るタンクを燃料タンクとは別に車両に装着する必要もあ
る。また、軽油を供給する場合であっても、軽油には重
質の多環芳香族等が多量に含まれており、供給された軽
油の多くは還元に寄与せずそのまま放出されてしまうと
いう問題があった。
たものであり、排気通路にNOx吸収剤を備えた圧縮着
火エンジンにおいて、リーン燃焼運転時にNOx吸収剤
に吸収されたNOxを空気過剰率を低下させて放出浄化
する際の排気組成の悪化と運転性の悪化を防止すること
を目的とする。
一部を吸気系に還流することにより燃焼温度を下げると
ともに燃料噴射時期の遅角化により着火遅れ期間を長く
し、熱発生パターンが単段の予混合燃焼を行う圧縮着火
エンジンの排気浄化装置において、流入する排気の空気
過剰率に応じて排気中のNOxを吸収あるいは吸収した
NOxを放出するNOx吸収剤と、吸収されたNOx量
の増大による前記NOx吸収剤のNOx吸収能力の低下
を判断する手段と、前記NOx吸収剤のNOx吸収能力
が低下したと判断された場合に、熱発生パターンが単段
の予混合燃焼状態を維持した状態で空気過剰率を低下さ
せ、前記NOx吸収剤に吸収されたNOxを放出浄化処
理する手段とを備えたこと特徴とするものである。
することにより燃焼温度を下げるとともに燃料噴射時期
の遅角化により着火遅れ期間を長くし、熱発生パターン
が単段の予混合燃焼を行う圧縮着火エンジンの排気浄化
装置において、流入する排気の空気過剰率に応じて排気
中のNOxを吸収あるいは吸収したNOxを放出するN
Ox吸収剤と、エンジンの吸入空気量を調整する吸入空
気量調整手段と、排気還流量を調整する排気還流量調整
手段と、NOx吸収量の増大による前記NOx吸収剤の
NOx吸収能力の低下を判断する手段と、前記NOx吸
収剤のNOx吸収能力が低下したと判断された場合に、
運転条件に応じて前記吸入空気量調整手段により吸入空
気量を制御するとともに、そのときの吸入空気量又は吸
気管圧力に応じて前記排気還流量調整手段により排気還
流量を制御し、熱発生パターンが単段の予混合燃焼状態
を維持した状態で空気過剰率を所定値まで低下させ、前
記NOx吸収剤に吸収されたNOxを放出浄化処理する
NOx放出浄化処理手段とを備えたことを特徴とするも
のである。
空気量制御手段が吸気通路に設けられた吸気絞り弁であ
ることを特徴とするものである。
空気量制御手段がエンジンの過給圧を制御することで吸
入空気量を制御することを特徴とするものである。
て、前記吸入空気量調整手段によって調整された吸入空
気量あるいは吸気管圧力に応じて燃料噴射量を補正する
燃料噴射量補正手段を備えたことを特徴とするものであ
る。
噴射量補正手段が、吸入空気量が所定の基準値以下ある
いは吸気管圧力が所定の基準値以下の場合に、燃料噴射
量を所定の基準値と吸入空気量又は吸気管圧力の差に応
じて増量補正することを特徴とするものである。
て、前記吸入空気量調整手段によって調整された吸入空
気量あるいは吸気管圧力に応じて燃料噴射時期を補正す
る燃料噴射時期補正手段を備えたことを特徴とするもの
である。
噴射時期補正手段が、吸入空気量が所定の基準値以下あ
るいは吸気管圧力が所定の基準値以下の場合に、燃料噴
射時期を所定の基準値と吸入空気量又は吸気管圧力との
差に応じて進角補正することを特徴とするものである。
て、吸入空気量調整手段が、吸入空気量をエンジン負荷
及びエンジン回転数に応じて調整することを特徴とする
ものである。
いて、NOx放出浄化処理手段が、前記NOx吸収剤に
NOx量が所定値以上吸収されたと判断された後に所定
期間前記NOx放出浄化処理を行うことを特徴とするも
のである。
おいて、NOx放出浄化処理手段が、前記NOx吸収剤
にNOx量が所定値以上吸収されたと判断された後の減
速中、前記吸入空気量調整手段により吸入空気量を最小
値に調整するとともに、前記排気還流量調整手段により
排気還流量を最大値に調整し、定常又は加速運転条件に
移行したと判断された後に前記NOx放出浄化処理を行
うことを特徴とするものである。
おいて、NOx吸収剤温度が所定値以下の場合、前記N
Ox放出浄化処理手段が前記NOx放出浄化処理を行わ
ないことを特徴とするものである。
吸収剤に吸収されたNOxを放出させるときにも熱発生
パターンが単段の予混合燃焼状態を維持するようにした
ことにより、スモーク、粒子状物質(PM)を増加させ
ることなくNOx吸収剤からNOxを放出させることが
できる。また、このとき、エンジンからのCO排出量が
増大するので、NOx吸収剤から放出されたNOxを効
果的に還元浄化することができる。
気量又は吸気管圧力に応じて燃料噴射量が補正されるの
で、吸入空気量の減少に伴うトルク低下、具体的にはポ
ンピングロスや熱効率の悪化に伴うトルク低下が補正さ
れ、吸入空気量を減少させたことによるトルク段差が無
くなり、運転性の悪化を防止できる。
気量又は吸気管圧力に応じて、燃料噴射時期が補正され
る。これにより、吸入空気量減少によって生じる圧縮上
死点での圧縮温度低下に伴う着火遅れ期間の増加が補正
され、着火遅れ増加による排気組成の悪化を最小限に抑
えることができ、熱発生パターンが単段の予混合燃焼の
形態を維持できるとともに失火の発生も防止できる。
エンジン負荷及び回転数に応じて制御されるので、常に
適正な空気過剰率に維持され、空気過剰率が小さすぎる
ことによる燃費悪化が防止されるとともに、空気過剰率
がNOx吸収剤からNOxが効率的に放出される値から
ずれてしまい、NOxの放出浄化処理が不完全に行われ
るのを防止できる。
剤にNOxが所定量以上吸収されたと判断されたときに
NOxの放出浄化処理が行われる。これにより、必要以
上にNOx放出浄化処理が行われることによる燃費の悪
化を抑えることができる。
入空気量が最小値に制御されるとともに排気還流量が最
大値に制御されるので、NOx吸収剤への排気の流入が
最小限に抑えられ、NOx吸収剤の保温及びHC、CO
等との反応による昇温が図られる。これにより、その後
定常又は加速運転条件に移行し、吸収されたNOxを放
出浄化すべく空気過剰率を所定値まで低下させるとき
に、NOx吸収剤から効果的にNOxを放出できる温度
条件とすることができる。
の温度が所定値以下の場合はNOxの放出浄化処理は行
われない。これにより、NOxを放出浄化可能な状況で
のみNOx放出浄化処理が行われるので、NOxを放出
浄化できない状況にもかかわらずNOx放出浄化処理が
行われ、燃費だけが悪化するという状況を回避できる。
発明の実施の形態について説明する。
たディーゼルエンジンの概略構成を示す。図中1は可変
容量過給機であり、過給機1はエアフィルタ2を介して
吸気通路3に吸入された空気を吸気コンプレッサ1Aに
より圧縮過給し、下流の吸気マニホールド4へ送り込
む。
置を備えたディーゼルエンジンであり、燃焼室毎に装着
された燃料噴射弁6には燃料ポンプ7によって加圧され
た燃料が供給され、燃料噴射弁6から各燃焼室に向けて
燃料が噴射される。燃料噴射弁6から噴射された燃料は
圧縮着火して燃焼する。
ニホールド4の途中とを接続する排気還流路(以下、E
GR通路)10が設けられ、このEGR通路10の途中
には排気還流弁(以下、EGR弁)9が介装される。デ
ューティ制御される電磁弁12で大気との希釈割合を変
化させるとEGR弁9の圧力室13に導かれる圧力が変
化し、EGR弁9の開度が変化してEGR率が変化す
る。
気を絞る吸気絞り弁20が介装されている。吸気絞り弁
20の開度は、デューティ制御される電磁弁22でバキ
ュームポンプ11からの負圧と大気との希釈割合を変化
させ、ダイアフラム装置21の圧力室21Aに導かれる
圧力を変化させることにより制御される。
シャルポートとヘリカルポートが設けられ、タンジェン
シャルポートにはスワールコントロール弁が設けられて
いる(図示せず)。スワールコントロール弁は負圧アク
チュエータに接続されており、スワールコントロール弁
開度の制御は負圧アクチュエータに供給される負圧を制
御する電磁弁を制御することにより行われる。
ールコントロール弁の開度の制御及び燃料の噴射量・噴
射時期の制御はコントローラ30により行われる。
て過給機1の排気タービン1Bを回転駆動した後、NO
x吸収剤16で浄化され、マフラー17で消音されて大
気中に放出される。
られている。この可変ノズル1Gはダイアフラム装置1
Hによって開度が制御される。可変ノズル1Gの開度に
応じて排気タービン1Bの回転数が制御されるとエンジ
ン5の吸入空気量が制御される。ダイアフラム装置1H
の圧力室1Jへ供給される負圧は、デューティ制御され
る電磁弁1Kでバキュームポンプ11からの負圧と大気
との希釈割合を調整することによって制御される。
1Fが設けられている。ウエストゲートバルブ1Fはダ
イアフラム装置1Dによって開度が制御される。ウエス
トゲートバルブ1Fの開度に応じても排気タービン1B
の回転数が制御され、エンジン5の吸入空気量が制御さ
れる。ダイアフラム装置1Dの圧力室1Eへの供給負圧
は、デューティ制御される電磁弁1Cでバキュームポン
プ11からの負圧と大気との希釈割合を調整することに
よって制御される。なお、可変ノズル1Gとウエストゲ
ートバルブ1Fは、どちらか一方が設けられていれば吸
入空気量の制御が可能である。これら可変ノズル1G、
ウエストゲートバルブ1Fの制御もコントローラ30に
より行われる。
流の吸気通路3には、吸入空気量を検出するエアフロー
メータ31が設けられている。また、エンジン回転数Ne
を検出するエンジン回転数センサ32、アクセルペダル
操作量を検出するアクセル操作量センサ33、クランク
角を検出するクランク角度センサ34、NOx吸収剤上
流には温度センサ35等が設けられる。また、吸気マニ
ホールド4には吸気管圧力センサ36が設けられ、これ
らセンサの出力はコントローラ30に入力される。
弁6は、噴射管86を介してコモンレール85に接続さ
れている。コモンレール85には供給管87、チェック
弁88を介して燃料ポンプ7が接続されている。燃料ポ
ンプ7は燃料タンク89から燃料フィルタ90を介し
て、燃料フィードポンプ91を経て吸入された燃料を昇
圧し、所定の高圧に制御する。すなわち、エンジン回転
に同期してカムロブを有するドライブシャフト92が回
転し、燃料ポンプ7内のピストンが往復運動し、燃料フ
ィードポンプ91からの燃料が加圧され、コモンレール
85に供給される。また、燃料ポンプ7には常にコモン
レール圧を所望の圧力に制御するための電磁弁93が設
けられる。
アクセル操作量、クランク角度から判断されるエンジン
状態に応じて決定される最適の噴射量、噴射時期となる
よう燃料噴射弁6を駆動する。さらに、コモンレール圧
を検出する圧力センサ94がコモンレール85に設けら
れ、コントローラ30はこの圧力センサ94の信号が予
め負荷やエンジン回転数Neに応じて設定した最適値とな
るように吐出量を制御する。
吸収剤16について説明する。
担体を使用し、この担体上に例えばセシウムCsのよう
なアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのよう
なアルカリ土類、ランタンLa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
持されている。
定値以上で且つ吸収剤16の温度(吸収剤入口の排温で
ほぼ代用可能)が所定の範囲内(T1〜T2)の場合に
NOxを吸収する。そのため、図3に示すように、所定
の排温T1(例えば100℃)以下ではNOxの吸収量
が減少し、所定温度T2(例えば450℃)以上ではN
Oxの吸収量が減少する。
ムについては明らかでない部分もあるが、NOxの吸収
・放出作用は図4、図5に示すようなメカニズムで行わ
れているものと考えられる。
剤に流入する排気がかなりリーンである為、図4に示さ
れるように排気中の酸素O2がO2 -の形で白金Ptの表
面に付着する。一方、排気中のNOは白金Ptの表面上
でこのO2 -と反応し、NO2となる(2NO+O2→2N
O2)。生成されたNO2の一部は白金Pt上で酸化され
つつ吸収剤内に吸収されてランタンLaと結合しながら
硝酸イオンNO3 -の形で吸収剤内に拡散する。このよう
にしてNOxがNOx吸収剤16内に吸収される。な
お、この反応は還元剤となるHC、COが少ない条件で
発生するものであり、還元剤が多いと吸収は行われな
い。
定範囲内に有り、且つ空気過剰率が所定値以下になる
と、吸収されていたNOxは、平衡分解によってNO、
O2として放出されるとともに排気中のHC、COによ
って還元反応が起こり、N2となる。図3で所定温度T
2以上でNOxの吸収量が減少しているのは、このよう
にNOxの平衡分解によって分解されて放出されるNO
xの量が増大するためである。
ンタンLaを担持させた場合を例にとって説明したが他
の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用い
ても同様なメカニズムでNOxの吸収・放出が行われ
る。
て、図6のフローチャートを参照しながら説明する。
ジン回転数センサ32、アクセル操作量センサ33の出
力が読み込まれ、ステップS2で図7に示すマップより
目標燃料噴射量Qが読み込まれる。
が読み込まれ、ステップS4で最終噴射量が、ステップ
S2で読み込まれた目標燃料噴射量QとステップS3で
読み込まれた噴射量補正量を加算することによって求め
られる。
料噴射時期の目標噴射時期(噴射開始時期)が読み込ま
れ、ステップS6で後述する噴射時期補正量が読み込ま
れ、ステップS7で最終噴射時期が、ステップS5で読
み込まれた目標噴射時期とステップS6で読み込まれた
噴射時期補正量を加算することによって求められる。
標噴射圧が読み込まれる。この目標噴射圧に基づきステ
ップS9では燃料ポンプ7の吐出量を制御する電磁弁9
3に対して制御値が出力される。
85内の燃料圧力が圧力センサ94で読み込まれ、ステ
ップS11では燃料噴射弁6を駆動する圧電素子への通
電時期(噴射開始時期)と通電期間が演算される。通電
時間は、例えば、燃料圧力毎に設定された所定の通電期
間マップ等から補間計算によって求められる。そして、
ステップS12では、所定の噴射時期からステップS1
1で演算した期間だけ燃料噴射弁6を駆動する圧電素子
に通電され、燃料が噴射される。
開度が図10に示すマップより読み込まれる。図10は
便宜上縦軸をトルクで記載しているが、目標噴射量とエ
ンジン回転数からのマップでも良い。ステップS14で
は後述するEGR弁開度補正量が読み込まれ、ステップ
S15では目標EGR弁開度とEGR弁開度補正量を加
算することによって最終EGR弁開度が演算される。
S16では、例えば、EGR弁開度に応じたマップから
読み出す等によりEGR弁9を制御する電磁弁12のデ
ューティ比が演算され、ステップS17でその値が出力
される。
ップから要求スワール比が読み込まれ、ステップS19
でスワールコントロール弁を負圧アクチュエータを介し
て制御する電磁弁に出力するデューティ比が演算され、
ステップS20でこれが出力されることによって所望の
スワール比が実現される。なお、このフローには示して
いないが、EGR率はエンジン5の冷却水温度が低い場
合は減量補正され、また、燃料噴射時期は進角される。
変ノズル過給機1の目標ノズル開度がマップから読み出
され、ステップS22で後述するノズル開度補正量が読
み込まれる。そして、ステップS23で目標ノズル開度
とノズル開度補正量を加算することによって最終ノズル
開度が求められ、ステップS24で電磁弁1Kに出力す
るデューティ比が演算され、ステップS25で出力され
ることによって所望のノズル開度を得る。
開度を制御することによって吸入空気量を制御している
が、ウェストゲート1Fを制御することによって吸入空
気量を制御するようにしてもよく、この場合は、電磁弁
1Cに出力するデューティ比が演算され出力される。
期の遅角化を行うことにより、燃焼温度が低下するとと
もに着火遅れ期間が大幅に長くなり、エンジン5は熱発
生パターンが単段の予混合燃焼状態での運転を行うこと
ができる。
係を図13に示す。図示されるように、熱発生パターン
がエンジン5の上死点後に予混合燃焼の形となり、比較
として示した従来の燃焼に比べ、低NOx、低スモーク
の両立が図られる。また、この燃焼は図14に示すよう
に、上記着火遅れ期間中に燃料の大部分が噴射される、
すなわち、燃料の噴射終了後に燃焼が発生する燃焼であ
ることによって特徴付けられる。
xを放出還元するときにコントローラ30が行う制御に
ついて図15を参照しながら説明する。
するFlagがチェックされ、セットされていなければステ
ップS32に進み、セットされていればステップS36
に進む。
Ox吸収量が演算される。NOx吸収量は、例えば図1
6に示すマップから読み込まれたエンジン5から排出さ
れる単位時間当たりのNOx排出量に、図17に示すマ
ップから読み込まれたNOx吸収剤16の吸収率を積算
した値を累積することによって求めることができる。
演算したNOx吸収量と所定値Aの比較が行われ、NO
x吸収量が所定値A以上であればステップS34に進ん
で、NOx吸収剤上流の温度センサ35の検出値が読み
込まれ、所定温度B以上であればステップS36に進
む。
(演算値)が所定値A未満であれば何もせずに本ルーチ
ンを抜ける。また、ステップS34でNOx吸収剤16
の上流温度が所定温度B未満であっても何もせずに本ル
ーチンを抜ける。
比較が行われ、カウンタの値が所定値C未満であればス
テップS37に進む。
したがって、これ以降、ステップS31でFlagがチェッ
クされると、ステップS32からステップS35がバイ
パスされ、ステップS36でカウンタの値が所定値C以
上となるまでステップS38以降の演算が実行される。
ターンが単段の予混合燃焼状態を維持した状態で空気過
剰率を所定値(=1近傍)に制御すべく、後述する吸入
空気量制御、燃料噴射量補正制御、燃料噴射時期補正制
御及びEGR弁開度補正制御が実行され、ステップS4
2でNOx吸収量をゼロとし、ステップS43でカウン
タをインクリメントする。
テップS36からステップS44に進み、ステップS4
4でFlagがリセットされ、ステップS45でカウンタの
値がゼロとされ、ステップS46からS49で噴射量補
正量、噴射時期補正量、EGR弁開度補正量及びノズル
開度補正量がゼロとされ、本ルーチンを終了する。
xを放出還元するときにコントローラ30が行う制御の
別の例を図18に示す。
S51でFlagがチェックされ、ステップS52ではNO
x吸収剤16へのNOx吸収量が演算される。NOx吸
収量は、例えば、図16に示したマップからNOx排出
量が読み込まれ、これに図17に示したマップから読み
込まれたNOx吸収率を積算したものを累積することに
よって求められる。
で演算されたNOx吸収量と所定値Aの比較が行われ、
ステップS54では車両が減速中か否かの判断が行われ
る。減速中か否かは、例えばアクセル操作量の変化率が
所定値以下であり、且つ、車速の変化率がマイナスの所
定値以下か否かによって判断できる。
ステップS55で後述する吸入空気量最小化制御が行わ
れるとともに、ステップS56で後述するEGR量最大
化制御が行われる。さらにステップS57でNOx吸収
剤16の上流の温度センサ35の検出値が読み込まれ、
ステップS58で所定温度B以上であればステップS5
9に進む。
(演算値)が所定値A未満であれば、何もせずに本ルー
チンを抜ける。また、ステップS54で減速中と判定さ
れなかった場合やステップS58でNOx吸収剤16の
上流温度が所定温度B未満の場合も何もせずに本ルーチ
ンを抜ける。
比較がなされ、カウンタの値が所定値C未満であればス
テップS60に進む。
したがって、これ以降、ステップS51でFlagがチェッ
クされるとステップS52からS58がバイパスされ、
ステップS59でカウンタの値が所定値C以上となるま
でステップS60以降の演算が実行される。
ターンが単段の予混合燃焼状態を維持した状態で空気過
剰率を所定値(=1近傍)に制御すべく、後述する吸入
空気量制御、燃料噴射量補正制御、燃料噴射時期補正制
御、EGR弁開度補正制御が実行され、ステップS65
でNOx吸収量(演算値)をゼロとし、ステップS66
でカウンタをインクリメントする。
と、ステップS59からS67に進み、ステップS67
でFlagがリセットされ、ステップS68でカウンタの値
がゼロとされ、ステップS69からS72で噴射量補正
量、噴射時期補正量、EGR弁開度補正量、ノズル開度
補正量がゼロとされ、本ルーチンを終了する。
図18のステップ61)で実行される吸入空気量制御に
ついて図19を参照しながら説明する。
弁20の開度が演算され、ステップS82でその絞り弁
開度を実現するデューティ比が演算され、ステップS8
3で電磁弁22に出力されて終了する。
ようなマップから読み出される。また、ステップS82
では図示しない変換テーブルによって開度からデューテ
ィ比への変換が行われる。
図19に示したフローでは吸気絞り弁開度を制御するこ
とにより吸入空気量を制御しているが、このフローでは
過給圧を制御することにより吸入空気量を制御する。
ルの開度補正量が図22のマップから読み出し終了す
る。なお、この補正量は図6のステップS22で利用さ
れる。
荷、低回転数側ほど大きな値となっており、基本的には
過給機のタービン回転数を落とす、すなわち吸入空気量
を減少させる方向に制御される。
図18のステップS62)で実行される噴射量補正制御
について図23を参照しながら説明する。
エアフローメータ31の信号が読み込まれ、正規化され
た後、ステップS102でエンジン回転数Neで除算され
ることによって吸入空気量Qaが演算される。この吸入空
気量Qaは1シリンダ当たりの吸入空気量相当の値と比例
関係にある。
R_Qaがマップより読み込まれ、ステップS104でR_Qa
とQaの比較が行われ、R_Qa≧Qaの場合、ステップS10
5で燃料噴射量補正量が演算される。
24に示すようなマップで与えられ、吸入空気量Qaがこ
の基準吸入空気量R_Qa以下ではポンピングロス及び燃焼
室内の比熱比の低下に伴う熱効率の悪化が発生する。
ンピングロス及び燃焼室内の比熱比の低下に伴う熱効率
の悪化分を補うように演算される。具体的には、図25
に示すテーブルを参照してR_Qa−Qaに対応する噴射量補
正係数が演算され、図6のステップS2で読み込まれた
目標噴射量にこの噴射量補正係数を乗算して燃料噴射量
補正量が演算される。なお、ここで演算された燃料噴射
量補正量は図6のステップS3で参照される。
示す。
圧力センサ36の出力Bstが読み込まれ、ステップS1
12で基準吸気管圧力R_Bstがマップより読み込まれ
る。
R_Bstと吸気管圧力Bstの比較が行われ、吸気管圧力Bst
が基準吸気管圧力R_Bstよりも低い場合、ステップS1
14で燃料噴射量補正量が演算される。
図27に示すようなマップで与えられており、吸気管圧
力Bstがこの基準吸気管圧力R_Bst以下の場合、ポンピン
グロス及び燃焼室内の比熱比の低下に伴う熱効率の悪化
が生じる。そのため、燃料噴射量補正量は、上記吸入空
気量の減少に伴うポンピングロス及び燃焼室内の比熱比
の低下に伴う熱効率の悪化分を補うように演算される。
具体的には、図25に示したマップを参照してR_Bst−B
stに対応する噴射量補正係数が演算され、図6のステッ
プS2で読み込まれた目標噴射量にこの噴射量補正係数
を乗算して燃料噴射量補正量が演算される。
準吸気管圧力R_Bstをテーブルとして与えず、固定値
(例えば:吸気管圧力が大気圧相当の値)としても良
い。
図18のステップS63)で実行される噴射時期補正制
御について図28を参照しながら説明する。
エアフローメータ31の信号が読み込まれ、正規化され
た後、ステップS122でエンジン回転数Neで除算され
ることによって吸入空気量Qaが演算される。
量R_Qaを図24に示したマップより読み込まれ、ステッ
プS124で基準吸入空気量R_Qaと吸入空気量Qaの比較
が行われ、吸入空気量Qaが基準吸入空気量R_Qaよりも小
さい場合、ステップS125で燃料噴射時期補正量が演
算される。
したようなマップで与えられ、この吸入空気量以下で
は、吸入空気量の低下により圧縮上死点での圧縮温度が
低下し、燃料の着火時期の遅れが生じる。そのため、燃
料噴射時期補正量は、吸入空気量を減少による着火遅れ
期間の遅れ過ぎを補うように演算され、例えば、図29
に示すテーブルを参照して演算される。ここで演算され
た燃料噴射時期補正量は図9のステップS6で参照され
る。
を参照しながら説明する。
圧力センサ36の信号Bstが読み込まれ、ステップS1
32で基準吸気管圧力R_Bstが図27に示したマップよ
り読み込まれる。
力R_Bstと吸気管圧力Bstの比較が行われ、吸気管圧力Bs
tが基準吸気管圧力R_Bstよりも小さい場合、ステップS
134で燃料噴射時期補正量が演算される。
示したマップで与えられており、吸気管圧力Bstがこの
以下基準吸気管圧力R_Bstでは、吸入空気量の低下によ
り圧縮上死点での圧縮温度が低下し、燃料の着火時期の
遅れが発生する。そのため、燃料噴射時期補正量は、吸
入空気量を減少による着火遅れ期間の遅れ過ぎを補うよ
うに演算され、例えば、図29に示すテーブルを参照し
て設定される。ここで演算された燃料噴射時期補正量は
図9のステップS6で参照される。
管圧力R_Bstをテーブルとして与えずに、固定値(例え
ば:吸気管圧力として大気圧相当の値)としても良い。
図18のステップS64)で実行されるEGR弁開度補
正制御の内容を図31を参照しながら説明する。
ローメータ31の信号が読み込まれ、正規化された後、
ステップS152でエンジン回転数Neで除算されること
によって吸入空気量Qaが演算される。
目標値となる目標吸入空気量T_Qaが図32に示すマップ
より読み込まれ、ステップS154でT_Qa−Qaの関数と
してEGR弁開度の補正量が演算される。
い吸入空気量T_Qaに対して実際の空気量が少ない場合
は、EGR量が多く入りすぎているため、EGR弁開度
を小さくする補正量が演算される。また、逆の場合はE
GR弁開度を大きくする補正量が演算される。
り、目標とする空気過剰率を得ながら、EGRによって
燃焼温度を低下させることが可能となる。なお、ここで
は目標吸入空気量T_Qaと吸入空気量Qaとの差に基づきE
GR弁開度の補正量を演算したが、図33に示すマップ
より目標吸気管負圧T_Bstを読み込み、これと吸気管負
圧Bstとの差に基づきEGR弁開度の補正量を演算する
ようにしても良い。
実行される吸入空気量最小化制御とEGR量最大化制御
について図34、図35のフローを参照しながら説明す
る。
し、これによると、ステップS161で吸気絞り弁20
の開度を最小とするデューティ比が電磁弁22に出力さ
れる。
を示し、これによると、ステップS171でEGR弁9
の開度を最大とするデューティ比が電磁弁12に出力さ
れ、ステップS172で可変ノズル1Gの開度を最小と
するデューティ比が電磁弁1Kに出力される。
大化制御はセットで行うものであり、また、吸気絞り弁
を持たない場合は吸気絞り弁開度の最小化は行わない。
また、可変容量過給機1の可変ノズル最小開度とするの
は、吸気管と排気管の圧力差を増大させ、EGRガス量
を確保するためである。
図36に示す。
行う場合と行わない場合とでは吸収剤16の上流の排気
温度に大きな差が生じ、この制御を行うことによって吸
収剤16からNOxを効果的に離脱させることが可能な
温度に直ちに昇温できることがわかる。
熱発生パターンが単段の予混合燃焼を行い、エンジン5
から放出されるNOxは排気通路に設けられたNOx吸
収剤16に吸収されるが、NOxの吸収量が増大してく
るとNOx吸収剤16のNOx吸収能力は低下してく
る。
たNOx吸収量に基づきNOx吸収剤16のNOx吸収
能力の低下を判断し、NOx吸収剤16の吸収能力が低
下してきたら空気過剰率を所定値(=1近傍)まで低下
させ、吸収されたNOxの放出浄化処理を行う。このと
き、本発明によると、運転条件に応じて吸入空気量を制
御するとともに、吸入空気量又は吸気管圧力に応じて排
気還流量を制御することにより、熱発生パターンが単段
の予混合燃焼状態を維持した状態で空気過剰率を所定値
まで低下させる。
生パターンが単段の予混合燃焼状態が維持されることに
なり、スモーク、PMを増加させることなくNOx吸収
剤16からNOxを放出させることができる。この状況
を図37に示す。この図に示されるように、スモーク量
を増大させることなく空気過剰率を低下させることがで
きNOxの増加も無い。また、COが増加するので、N
Ox吸収剤16から放出されらNOxと反応し、NOx
を効果的に還元することができる。
て燃料噴射量を増量補正することにより、吸入空気量減
少に伴うトルク低下、具体的にはポンピングロスや熱効
率の悪化に伴うトルク低下が補正される。これにより、
NOx放出浄化処理で吸入空気量が減少することによる
トルク段差が解消され、運転性が悪化するのを防止でき
る。
燃料噴射時期を補正することによって、吸入空気量減少
によって生起される圧縮上死点での圧縮温度低下に伴う
着火遅れ期間の増加が補正される。これにより、着火遅
れ増加による排気組成の悪化を最小限にとどめ、NOx
放出浄化処理中も熱発生パターンが単段の予混合燃焼の
形態を維持できるとともに、失火の発生も防止できる。
に応じて制御されるので、常に適正な空気過剰率を維持
でき、空気過剰率が小さすぎることによる燃費悪化の増
大が防止されるとともに、空気過剰率がNOx吸収剤1
6からNOxが効率的に放出される値となり、NOxの
放出が不完全に行われるのを防止できる。
定値以上吸収されたと判断されたときに所定期間実行さ
れるので、吸入空気量を減少させることによる空気過剰
率低下に起因する燃費の悪化を最小限に抑えることがで
きる。また、NOx吸収剤温度が所定値以下の場合、N
Ox放出浄化制御は行われないので、燃費を犠牲にする
だけでNOx吸収剤のNOx吸収能力を回復できないと
いう状況を回避できる。
って、吸入空気量を最小、排気還流量を最大にすべく制
御されるので、NOx吸収剤への排気の流入を最小限に
抑えることができ、NOx吸収剤の保温及びHC、CO
等との反応による昇温が図られる。この結果、定常又は
加速運転条件に移行してから空気過剰率を所定値に制御
するときに、NOx吸収剤から効果的にNOxを放出で
きる温度条件にすることができる。
値以下の場合、NOx放出浄化処理は行われないので、
燃費を犠牲にするだけでNOx吸収剤のNOx吸収能力
を回復できないという状況を回避できる。
エンジンの概略構成図である。
た図である。
図である。
めの図である。
ーチャートである。
る。
ある。
る。
る。
図である。
る。
するときにコントローラが行う制御を説明するためのフ
ローチャートである。
めのマップである。
る。
するときにコントローラが行う制御の別の例を説明する
ためのフローチャートである。
ートである。
る。
ローチャートである。
ある。
ートである。
る。
ある。
ローチャートである。
る。
ャートである。
ある。
フローチャートである。
以下)を説明するためのフローチャートである。
る。
る。
ーチャートである。
チャートである。
大化制御を行うことによる効果を説明するための図であ
る。
Claims (12)
- 【請求項1】排気の一部を吸気系に還流することにより
燃焼温度を下げるとともに燃料噴射時期の遅角化により
着火遅れ期間を長くし、熱発生パターンが単段の予混合
燃焼を行う圧縮着火エンジンの排気浄化装置において、 流入する排気の空気過剰率に応じて排気中のNOxを吸
収あるいは吸収したNOxを放出するNOx吸収剤と、 吸収されたNOx量の増大による前記NOx吸収剤のN
Ox吸収能力の低下を判断する手段と、 前記NOx吸収剤のNOx吸収能力が低下したと判断さ
れた場合に、熱発生パターンが単段の予混合燃焼状態を
維持した状態で空気過剰率を低下させ、前記NOx吸収
剤に吸収されたNOxを放出浄化処理する手段と、を備
えたこと特徴とする圧縮着火エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項2】排気の一部を吸気系に還流することにより
燃焼温度を下げるとともに燃料噴射時期の遅角化により
着火遅れ期間を長くし、熱発生パターンが単段の予混合
燃焼を行う圧縮着火エンジンの排気浄化装置において、 流入する排気の空気過剰率に応じて排気中のNOxを吸
収あるいは吸収したNOxを放出するNOx吸収剤と、 エンジンの吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段
と、 排気還流量を調整する排気還流量調整手段とNOx吸収
量の増大による前記NOx吸収剤のNOx吸収能力の低
下を判断する手段と、 前記NOx吸収剤のNOx吸収能力が低下したと判断さ
れた場合に、運転条件に応じて前記吸入空気量調整手段
により吸入空気量を制御するとともに、そのときの吸入
空気量又は吸気管圧力に応じて前記排気還流量調整手段
により排気還流量を制御し、熱発生パターンが単段の予
混合燃焼状態を維持した状態で空気過剰率を所定値まで
低下させ、前記NOx吸収剤に吸収されたNOxを放出
浄化処理するNOx放出浄化処理手段と、を備えたこと
を特徴とする圧縮着火エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項3】前記吸入空気量制御手段は吸気通路に設け
られた吸気絞り弁であることを特徴とする請求項2に記
載の圧縮着火エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項4】前記吸入空気量制御手段はエンジンの過給
圧を制御することで吸入空気量を制御することを特徴と
する請求項2に記載の圧縮着火エンジンの排気浄化装
置。 - 【請求項5】前記吸入空気量調整手段によって調整され
た吸入空気量あるいは吸気管圧力に応じて燃料噴射量を
補正する燃料噴射量補正手段を備えたことを特徴とする
請求項2から4のいずれか一つに記載の圧縮着火エンジ
ンの排気浄化装置。 - 【請求項6】前記燃料噴射量補正手段は、吸入空気量が
所定の基準値以下あるいは吸気管圧力が所定の基準値以
下の場合に、燃料噴射量を所定の基準値と吸入空気量又
は吸気管圧力の差に応じて増量補正することを特徴とす
る請求項5に記載の圧縮着火エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項7】前記吸入空気量調整手段によって調整され
た吸入空気量あるいは吸気管圧力に応じて燃料噴射時期
を補正する燃料噴射時期補正手段を備えたことを特徴と
する請求項2から4のいずれか一つに記載の圧縮着火エ
ンジンの排気浄化装置。 - 【請求項8】前記燃料噴射時期補正手段は、吸入空気量
が所定の基準値以下あるいは吸気管圧力が所定の基準値
以下の場合に、燃料噴射時期を所定の基準値と吸入空気
量又は吸気管圧力との差に応じて進角補正することを特
徴とする請求項7に記載の圧縮着火エンジンの排気浄化
装置。 - 【請求項9】前記吸入空気量調整手段は、吸入空気量を
エンジン負荷及びエンジン回転数に応じて調整すること
を特徴とする請求項2から4のいずれか一つに記載の圧
縮着火エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項10】前記NOx放出浄化処理手段は、前記N
Ox吸収剤にNOx量が所定値以上吸収されたと判断さ
れた後に所定期間前記NOx放出浄化処理を行うことを
特徴とする請求項2から9のいずれか一つに記載の圧縮
着火エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項11】前記NOx放出浄化処理手段は、前記N
Ox吸収剤にNOx量が所定値以上吸収されたと判断さ
れた後の減速中、前記吸入空気量調整手段により吸入空
気量を最小値に調整するとともに、前記排気還流量調整
手段により排気還流量を最大値に調整し、定常又は加速
運転条件に移行したと判断された後に前記NOx放出浄
化処理を行うことを特徴とする請求項2から10のいず
れか一つに記載の圧縮着火エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項12】NOx吸収剤温度が所定値以下の場合、
前記NOx放出浄化処理手段は前記NOx放出浄化処理
を行わないことを特徴とする請求項2から11のいずれ
か一つに記載の圧縮着火エンジンの排気浄化装置。
Priority Applications (1)
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JP28262099A JP3812240B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 圧縮着火エンジンの排気浄化装置 |
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JP28262099A Expired - Lifetime JP3812240B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 圧縮着火エンジンの排気浄化装置 |
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JP2008232052A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
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1999
- 1999-10-04 JP JP28262099A patent/JP3812240B2/ja not_active Expired - Lifetime
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CN117052576B (zh) * | 2023-10-12 | 2024-01-12 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种发动机进气管路及其控制方法、设备及存储介质 |
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