JP2001182600A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents
内燃機関の燃料噴射装置Info
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- JP2001182600A JP2001182600A JP36752299A JP36752299A JP2001182600A JP 2001182600 A JP2001182600 A JP 2001182600A JP 36752299 A JP36752299 A JP 36752299A JP 36752299 A JP36752299 A JP 36752299A JP 2001182600 A JP2001182600 A JP 2001182600A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機関から排出されるすす量を低減する。
【解決手段】 複数の気筒にそれぞれ設けられた燃料噴
射弁２０を共通のコモンレール２１に接続し、各気筒の
１燃焼サイクル内において主噴射が完了した後に後噴射
を行う。主噴射が完了した時点での空燃比が大きいとき
には小さいときに比べて後噴射の燃料噴射量を多くする
と共に、主噴射が完了してから後噴射が開始されるまで
の時期的間隔を長くする。また、主噴射が完了した時点
での空燃比が予め定められたしきい値よりも大きいとき
には後噴射を禁止する。
射弁２０を共通のコモンレール２１に接続し、各気筒の
１燃焼サイクル内において主噴射が完了した後に後噴射
を行う。主噴射が完了した時点での空燃比が大きいとき
には小さいときに比べて後噴射の燃料噴射量を多くする
と共に、主噴射が完了してから後噴射が開始されるまで
の時期的間隔を長くする。また、主噴射が完了した時点
での空燃比が予め定められたしきい値よりも大きいとき
には後噴射を禁止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の燃料噴射
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数の気筒にそれぞれ燃料噴射弁を設
け、これら燃料噴射弁を共通の燃料用蓄圧室又はコモン
レールに接続してコモンレールから各燃料噴射弁に燃料
を供給するようにしたディーゼル機関の燃料噴射装置が
公知である（特開平６−１２９２９６号公報参照）。こ
のようにすると各気筒の１燃焼サイクル内に各燃料噴射
弁から燃料を複数回噴射することが可能である。
け、これら燃料噴射弁を共通の燃料用蓄圧室又はコモン
レールに接続してコモンレールから各燃料噴射弁に燃料
を供給するようにしたディーゼル機関の燃料噴射装置が
公知である（特開平６−１２９２９６号公報参照）。こ
のようにすると各気筒の１燃焼サイクル内に各燃料噴射
弁から燃料を複数回噴射することが可能である。
【０００３】そこで、従来より、各気筒の１燃焼サイク
ル内において主噴射に続けて後噴射を行うようにしたデ
ィーゼル機関の燃料噴射装置が知られている。後噴射に
よる燃料が燃焼室内で燃焼することにより、燃焼ガス又
は既燃ガスに含まれるすすが燃焼せしめられ、斯くして
機関から排出されるすす量を低減することが可能とな
る。
ル内において主噴射に続けて後噴射を行うようにしたデ
ィーゼル機関の燃料噴射装置が知られている。後噴射に
よる燃料が燃焼室内で燃焼することにより、燃焼ガス又
は既燃ガスに含まれるすすが燃焼せしめられ、斯くして
機関から排出されるすす量を低減することが可能とな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ただ単
に後噴射を行っても機関から排出されるすす量を十分に
低減できない恐れがある。即ち、概略的に言うと、後噴
射の燃料噴射量が少なすぎるとすすを十分に燃焼させる
ことができず、多すぎるとかえって機関から排出される
すす量が増大する恐れがある。
に後噴射を行っても機関から排出されるすす量を十分に
低減できない恐れがある。即ち、概略的に言うと、後噴
射の燃料噴射量が少なすぎるとすすを十分に燃焼させる
ことができず、多すぎるとかえって機関から排出される
すす量が増大する恐れがある。
【０００５】そこで、本発明の目的は機関から排出され
るすす量を低減することができる内燃機関の燃料噴射装
置を提供することにある。
るすす量を低減することができる内燃機関の燃料噴射装
置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に１番目の発明によれば、１燃焼サイクルが開始されて
から或る時点までに、機関吸気通路又は燃焼室内に供給
された全燃料量に対する全空気量の比をその時点での空
燃比と称すると、１燃焼サイクル内において主噴射に続
けて後噴射を行うようにした内燃機関の燃料噴射装置に
おいて、主噴射が完了した時点での空燃比を求めてこの
空燃比に基づき後噴射の燃料噴射量を求めるようにして
いる。即ち、本願発明者によれば、機関から排出される
すす量を低減するのに最適な後噴射の燃料噴射量及び燃
料噴射時期は主噴射が完了した時点での空燃比に依存す
ることが確認されている。そこで１番目の発明では、こ
の空燃比に基づき後噴射の燃料噴射量又は燃料噴射時期
を求めるようにしている。
に１番目の発明によれば、１燃焼サイクルが開始されて
から或る時点までに、機関吸気通路又は燃焼室内に供給
された全燃料量に対する全空気量の比をその時点での空
燃比と称すると、１燃焼サイクル内において主噴射に続
けて後噴射を行うようにした内燃機関の燃料噴射装置に
おいて、主噴射が完了した時点での空燃比を求めてこの
空燃比に基づき後噴射の燃料噴射量を求めるようにして
いる。即ち、本願発明者によれば、機関から排出される
すす量を低減するのに最適な後噴射の燃料噴射量及び燃
料噴射時期は主噴射が完了した時点での空燃比に依存す
ることが確認されている。そこで１番目の発明では、こ
の空燃比に基づき後噴射の燃料噴射量又は燃料噴射時期
を求めるようにしている。
【０００７】また、２番目の発明によれば１番目の発明
において、主噴射が完了した時点での空燃比が大きいと
きには小さいときに比べて後噴射の燃料噴射量を多くす
るようにしている。即ち、本願発明者によれば、後噴射
が完了した時点での空燃比が大きすぎると即ち過度にリ
ーンであると燃焼ガス内のすすを十分に燃焼させること
ができず、小さすぎると即ち過度にリッチであると機関
から排出されるすす量が増大することが確認されてい
る。そこで２番目の発明では、主噴射が完了した時点で
の空燃比が小さいときには後噴射の燃料噴射量を少なく
し、大きいときには多くし、それにより後噴射が完了し
た時点での空燃比が最適に維持されるようにしている。
において、主噴射が完了した時点での空燃比が大きいと
きには小さいときに比べて後噴射の燃料噴射量を多くす
るようにしている。即ち、本願発明者によれば、後噴射
が完了した時点での空燃比が大きすぎると即ち過度にリ
ーンであると燃焼ガス内のすすを十分に燃焼させること
ができず、小さすぎると即ち過度にリッチであると機関
から排出されるすす量が増大することが確認されてい
る。そこで２番目の発明では、主噴射が完了した時点で
の空燃比が小さいときには後噴射の燃料噴射量を少なく
し、大きいときには多くし、それにより後噴射が完了し
た時点での空燃比が最適に維持されるようにしている。
【０００８】また、３番目の発明によれば２番目の発明
において、主噴射が完了した時点での空燃比が大きいと
きには小さいときに比べて、主噴射が完了してから後噴
射が開始されるまでの時期的間隔を長くするようにして
いる。即ち、すすを十分に燃焼させるためには主噴射が
完了した後できるだけ速やかに後噴射を開始するのが好
ましい。ところが後噴射で多量の燃料が噴射されると機
関から排出されるすすが増大する恐れがある。そこで３
番目の発明では、主噴射が完了した時点での空燃比が大
きく後噴射の燃料噴射量が多いときには主噴射が完了し
てから長い時期的間隔を隔てた後に後噴射を開始するよ
うにしている。
において、主噴射が完了した時点での空燃比が大きいと
きには小さいときに比べて、主噴射が完了してから後噴
射が開始されるまでの時期的間隔を長くするようにして
いる。即ち、すすを十分に燃焼させるためには主噴射が
完了した後できるだけ速やかに後噴射を開始するのが好
ましい。ところが後噴射で多量の燃料が噴射されると機
関から排出されるすすが増大する恐れがある。そこで３
番目の発明では、主噴射が完了した時点での空燃比が大
きく後噴射の燃料噴射量が多いときには主噴射が完了し
てから長い時期的間隔を隔てた後に後噴射を開始するよ
うにしている。
【０００９】また、上記課題を解決するために４番目の
発明によれば、１燃焼サイクル内において主噴射に続け
て後噴射を行うようにした内燃機関の燃料噴射装置にお
いて、主噴射が完了した時点での空燃比を求めてこの空
燃比が予め定められたしきい値よりも大きいときには後
噴射を禁止するようにしている。即ち、主噴射が完了し
た時点での空燃比が過度に大きいときには後噴射が完了
した時点での空燃比を最適にするのに必要な燃料噴射量
が過度に多くなり、その結果機関から排出されるすす量
がかえって増大する恐れがある。そこで４番目の発明で
は、主噴射が完了した時点での空燃比がしきい値よりも
大きいときには後噴射を禁止するようにしている。
発明によれば、１燃焼サイクル内において主噴射に続け
て後噴射を行うようにした内燃機関の燃料噴射装置にお
いて、主噴射が完了した時点での空燃比を求めてこの空
燃比が予め定められたしきい値よりも大きいときには後
噴射を禁止するようにしている。即ち、主噴射が完了し
た時点での空燃比が過度に大きいときには後噴射が完了
した時点での空燃比を最適にするのに必要な燃料噴射量
が過度に多くなり、その結果機関から排出されるすす量
がかえって増大する恐れがある。そこで４番目の発明で
は、主噴射が完了した時点での空燃比がしきい値よりも
大きいときには後噴射を禁止するようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明をディーゼル機関に
適用した場合を示している。しかしながら本発明を火花
点火式機関に適用することもできる。図１を参照する
と、機関本体１は例えば４つの気筒＃１，＃２，＃３，
＃４を具備する。各気筒はそれぞれ対応する吸気枝管２
を介して共通のサージタンク３に接続され、サージタン
ク３は吸気ダクト４及びインタークーラ５を介して過給
機、例えば排気ターボチャージャ６のコンプレッサ６ｃ
の出口部に接続される。コンプレッサ６ｃの入口部は空
気吸い込み管７を介してエアクリーナ８に接続される。
サージタンク３とインタークーラ５間の吸気ダクト４内
にはアクチュエータ９により駆動されるスロットル弁１
０が配置される。なお、排気タービン６ｔの排気流入口
にはその開口面積を変更可能な可変ノズル機構６ｖが取
り付けられている。可変ノズル機構６ｖにより排気ター
ビン６ｔの排気流入口面積を小さくすれば排気圧力が低
い機関低回転運転時にも過給圧を高めることができる。
適用した場合を示している。しかしながら本発明を火花
点火式機関に適用することもできる。図１を参照する
と、機関本体１は例えば４つの気筒＃１，＃２，＃３，
＃４を具備する。各気筒はそれぞれ対応する吸気枝管２
を介して共通のサージタンク３に接続され、サージタン
ク３は吸気ダクト４及びインタークーラ５を介して過給
機、例えば排気ターボチャージャ６のコンプレッサ６ｃ
の出口部に接続される。コンプレッサ６ｃの入口部は空
気吸い込み管７を介してエアクリーナ８に接続される。
サージタンク３とインタークーラ５間の吸気ダクト４内
にはアクチュエータ９により駆動されるスロットル弁１
０が配置される。なお、排気タービン６ｔの排気流入口
にはその開口面積を変更可能な可変ノズル機構６ｖが取
り付けられている。可変ノズル機構６ｖにより排気ター
ビン６ｔの排気流入口面積を小さくすれば排気圧力が低
い機関低回転運転時にも過給圧を高めることができる。
【００１１】一方、各気筒は排気マニホルド１１及び排
気管１２を介して排気ターボチャージャ６の排気タービ
ン６ｔの入口部に接続され、排気タービン６ｔの出口部
は排気管１３を介してＮＯX 還元触媒１４を収容したケ
ーシング１５に接続され、ケーシング１５は排気管１６
に接続される排気管１３内にはアクチュエータ１７によ
り駆動される排気絞り弁１８が配置される。ＮＯX 還元
触媒１４は例えば銅を担持したゼオライトを具備する。
このＮＯX 還元触媒１４は流入する排気中にＨＣ，ＣＯ
のような還元剤が含まれていると酸化雰囲気でもＮＯX
を還元することができる。なお、機関１の燃焼順序は＃
１−＃３−＃４−＃２である。
気管１２を介して排気ターボチャージャ６の排気タービ
ン６ｔの入口部に接続され、排気タービン６ｔの出口部
は排気管１３を介してＮＯX 還元触媒１４を収容したケ
ーシング１５に接続され、ケーシング１５は排気管１６
に接続される排気管１３内にはアクチュエータ１７によ
り駆動される排気絞り弁１８が配置される。ＮＯX 還元
触媒１４は例えば銅を担持したゼオライトを具備する。
このＮＯX 還元触媒１４は流入する排気中にＨＣ，ＣＯ
のような還元剤が含まれていると酸化雰囲気でもＮＯX
を還元することができる。なお、機関１の燃焼順序は＃
１−＃３−＃４−＃２である。
【００１２】各気筒は筒内に燃料を直接噴射する燃料噴
射弁２０を具備する。各燃料噴射弁２０は共通の燃料用
蓄圧室又はコモンレール２１を介し吐出量を制御可能な
燃料ポンプ２２に接続される。燃料ポンプ２２は低圧ポ
ンプ（図示しない）を介して燃料タンク（図示しない）
に接続されており、燃料ポンプ２２から吐出された燃料
はコモンレール２１に供給され、次いで各燃料噴射弁２
０に供給される。燃料ポンプ２２はコモンレール２１内
の燃料圧が予め定められた目標燃料圧になるように吐出
量が制御される。なお、この目標燃料圧は例えば機関運
転状態に応じて定めることができる。
射弁２０を具備する。各燃料噴射弁２０は共通の燃料用
蓄圧室又はコモンレール２１を介し吐出量を制御可能な
燃料ポンプ２２に接続される。燃料ポンプ２２は低圧ポ
ンプ（図示しない）を介して燃料タンク（図示しない）
に接続されており、燃料ポンプ２２から吐出された燃料
はコモンレール２１に供給され、次いで各燃料噴射弁２
０に供給される。燃料ポンプ２２はコモンレール２１内
の燃料圧が予め定められた目標燃料圧になるように吐出
量が制御される。なお、この目標燃料圧は例えば機関運
転状態に応じて定めることができる。
【００１３】さらに図１を参照すると、排気マニホルド
１１とスロットル弁１０下流の吸気ダクト４とが排気再
循環（以下ＥＧＲと称す）通路２３を介して互いに接続
され、ＥＧＲ通路２３内にはアクチュエータ２４により
駆動されるＥＧＲ制御弁２５が配置される。電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからな
り、双方向性バス３１を介して相互に接続されたＲＯＭ
（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセ
スメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、
常時電源に接続されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲ
ＡＭ）３５、入力ポート３６、及び出力ポート３７を具
備する。機関本体１には機関冷却水温に比例した出力電
圧を発生する水温センサ３８が取り付けられる。スロッ
トル弁１０下流の吸気ダクト４内には吸気ダクト４内の
圧力に比例した出力電圧を発生する吸気圧力センサ３９
と、吸気ダクト４内の吸入空気温度に比例した出力電圧
を発生する吸気温センサ４０とが配置される。排気管１
６には空燃比を表す出力電圧を発生する空燃比センサ４
１が配置される。コモンレール２１にはコモンレール２
１内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧セン
サ４２が取り付けられる。また、踏み込み量センサ４３
はアクセルペダル（図示しない）の踏み込み量に比例し
た出力電圧を発生する。これらセンサ３８，３９，４
０，４１，４２，４３の出力電圧はそれぞれ対応するＡ
Ｄ変換器４４を介して入力ポート３６に入力される。ま
た、入力ポート３６にはクランクシャフトが例えば３０
°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ
４５が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４
５の出力パルスに基づいて機関回転数Ｎが算出され、吸
気圧力センサ３９の出力電圧に基づいて吸入空気量Ｇａ
が算出される。
１１とスロットル弁１０下流の吸気ダクト４とが排気再
循環（以下ＥＧＲと称す）通路２３を介して互いに接続
され、ＥＧＲ通路２３内にはアクチュエータ２４により
駆動されるＥＧＲ制御弁２５が配置される。電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからな
り、双方向性バス３１を介して相互に接続されたＲＯＭ
（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセ
スメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、
常時電源に接続されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲ
ＡＭ）３５、入力ポート３６、及び出力ポート３７を具
備する。機関本体１には機関冷却水温に比例した出力電
圧を発生する水温センサ３８が取り付けられる。スロッ
トル弁１０下流の吸気ダクト４内には吸気ダクト４内の
圧力に比例した出力電圧を発生する吸気圧力センサ３９
と、吸気ダクト４内の吸入空気温度に比例した出力電圧
を発生する吸気温センサ４０とが配置される。排気管１
６には空燃比を表す出力電圧を発生する空燃比センサ４
１が配置される。コモンレール２１にはコモンレール２
１内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧セン
サ４２が取り付けられる。また、踏み込み量センサ４３
はアクセルペダル（図示しない）の踏み込み量に比例し
た出力電圧を発生する。これらセンサ３８，３９，４
０，４１，４２，４３の出力電圧はそれぞれ対応するＡ
Ｄ変換器４４を介して入力ポート３６に入力される。ま
た、入力ポート３６にはクランクシャフトが例えば３０
°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ
４５が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４
５の出力パルスに基づいて機関回転数Ｎが算出され、吸
気圧力センサ３９の出力電圧に基づいて吸入空気量Ｇａ
が算出される。
【００１４】一方、出力ポート３７はそれぞれ対応する
駆動回路４６を介して可変ノズル機構６ｖ、各アクチュ
エータ９，１７，２４、各燃料噴射弁２０、及び燃料ポ
ンプ２２にそれぞれ接続される。ところで、コモンレー
ル２１を設けると各気筒の１燃焼サイクル内に燃料を複
数回噴射することが可能になる。そこで本実施態様で
は、いわゆるパイロット噴射を行うようにしている。即
ち、機関出力トルクを発生させるべく概ね圧縮上死点周
りで行われる主噴射に先立って少量の燃料を噴射する前
噴射又はパイロット噴射が行われる。このパイロット噴
射は例えば主噴射よりも前の圧縮行程、即ち例えば圧縮
上死点前（以下ＢＴＤＣと称する）７０から０°クラン
ク角（以下ＣＡと称する）程度で行われ、主噴射に対す
る時期的間隔が大きいときには予混合気を形成し、小さ
いときは主噴射による燃料を着火燃焼させるための着火
源を形成する。また、複数回のパイロット噴射を行うこ
とも可能であり、従って予混合気形成用のパイロット噴
射と着火源形成用のパイロット噴射との両方を行うこと
もできるし、予混合気形成用のパイロット噴射を複数回
行うこともできる。本実施態様では２回のパイロット噴
射を行うことが可能であり、先に行われるパイロット噴
射を第１のパイロット噴射、後に行われるパイロット噴
射を第２のパイロット噴射と称する。
駆動回路４６を介して可変ノズル機構６ｖ、各アクチュ
エータ９，１７，２４、各燃料噴射弁２０、及び燃料ポ
ンプ２２にそれぞれ接続される。ところで、コモンレー
ル２１を設けると各気筒の１燃焼サイクル内に燃料を複
数回噴射することが可能になる。そこで本実施態様で
は、いわゆるパイロット噴射を行うようにしている。即
ち、機関出力トルクを発生させるべく概ね圧縮上死点周
りで行われる主噴射に先立って少量の燃料を噴射する前
噴射又はパイロット噴射が行われる。このパイロット噴
射は例えば主噴射よりも前の圧縮行程、即ち例えば圧縮
上死点前（以下ＢＴＤＣと称する）７０から０°クラン
ク角（以下ＣＡと称する）程度で行われ、主噴射に対す
る時期的間隔が大きいときには予混合気を形成し、小さ
いときは主噴射による燃料を着火燃焼させるための着火
源を形成する。また、複数回のパイロット噴射を行うこ
とも可能であり、従って予混合気形成用のパイロット噴
射と着火源形成用のパイロット噴射との両方を行うこと
もできるし、予混合気形成用のパイロット噴射を複数回
行うこともできる。本実施態様では２回のパイロット噴
射を行うことが可能であり、先に行われるパイロット噴
射を第１のパイロット噴射、後に行われるパイロット噴
射を第２のパイロット噴射と称する。
【００１５】さらに、燃焼ガス又は排気ガス中のＨＣを
完全燃焼させるために主噴射が完了した後に後噴射が行
われる。この後噴射は例えば主噴射完了後のＢＴＤＣ０
から−３０°ＣＡ（圧縮上死点後０から３０°ＣＡ）程
度に行われる。さらに、ＮＯ X 還元触媒１４に還元剤と
してＨＣ（炭化水素）を供給するためのＨＣ供給用噴射
も行われる。このＨＣ供給用噴射は例えば主噴射又は後
噴射完了後のＢＴＤＣ−１５０から−２１０°ＣＡ程度
に行われる。ＨＣ供給用噴射による燃料は完全燃焼する
ことなくＮＯX 還元触媒１４に到り、流入するＮＯX を
還元する。
完全燃焼させるために主噴射が完了した後に後噴射が行
われる。この後噴射は例えば主噴射完了後のＢＴＤＣ０
から−３０°ＣＡ（圧縮上死点後０から３０°ＣＡ）程
度に行われる。さらに、ＮＯ X 還元触媒１４に還元剤と
してＨＣ（炭化水素）を供給するためのＨＣ供給用噴射
も行われる。このＨＣ供給用噴射は例えば主噴射又は後
噴射完了後のＢＴＤＣ−１５０から−２１０°ＣＡ程度
に行われる。ＨＣ供給用噴射による燃料は完全燃焼する
ことなくＮＯX 還元触媒１４に到り、流入するＮＯX を
還元する。
【００１６】図２（Ａ）には各燃料噴射作用の燃料噴射
時期が矢印でもって概略的に示されている。ここでｊは
各気筒の１燃焼サイクルで行われうる燃料噴射の順番又
は種類を表しており、即ちｊ＝１は第１のパイロット噴
射を、ｊ＝２は第２のパイロット噴射を、ｊ＝３は主噴
射を、ｊ＝４は後噴射を、ｊ＝５はＨＣ供給用噴射をそ
れぞれ表している。
時期が矢印でもって概略的に示されている。ここでｊは
各気筒の１燃焼サイクルで行われうる燃料噴射の順番又
は種類を表しており、即ちｊ＝１は第１のパイロット噴
射を、ｊ＝２は第２のパイロット噴射を、ｊ＝３は主噴
射を、ｊ＝４は後噴射を、ｊ＝５はＨＣ供給用噴射をそ
れぞれ表している。
【００１７】各気筒の１燃焼サイクルにおいて主噴射が
必ず行われるのに対し、パイロット噴射、後噴射、及び
ＨＣ供給用噴射が行われるか否かはそれぞれ機関運転状
態により定められる。従って、各気筒の１燃焼サイクル
に行われる燃料噴射回数は１回から５回の間で変更され
うることになる。例えば図２（Ｂ）に示す例では各気筒
の１燃焼サイクルに燃料噴射が４回だけ行われ、図２
（Ｃ）に示す例では３回だけ行われる。
必ず行われるのに対し、パイロット噴射、後噴射、及び
ＨＣ供給用噴射が行われるか否かはそれぞれ機関運転状
態により定められる。従って、各気筒の１燃焼サイクル
に行われる燃料噴射回数は１回から５回の間で変更され
うることになる。例えば図２（Ｂ）に示す例では各気筒
の１燃焼サイクルに燃料噴射が４回だけ行われ、図２
（Ｃ）に示す例では３回だけ行われる。
【００１８】ところで、後噴射は上述したように、燃焼
ガス又は排気ガス中のＨＣを完全燃焼させるためのもの
である。具体的に説明すると、後噴射による燃料が燃焼
室内の燃焼火炎によって燃焼せしめられ、それにより燃
焼ガス又は既燃ガスに含まれるすすが燃焼せしめられ
る。その結果、機関から排出されるすす量が低減され
る。従って、燃焼室内に燃焼火炎が残存している間に後
噴射を行うことが必要となる。これに対し、ＨＣ供給用
噴射による燃料は完全燃焼することなくＮＯX 還元触媒
１４に到達する必要があるので、燃焼室内の燃焼火炎が
消失してからＨＣ供給用噴射を行うべきであり、この点
で後噴射と性質を異にしている。
ガス又は排気ガス中のＨＣを完全燃焼させるためのもの
である。具体的に説明すると、後噴射による燃料が燃焼
室内の燃焼火炎によって燃焼せしめられ、それにより燃
焼ガス又は既燃ガスに含まれるすすが燃焼せしめられ
る。その結果、機関から排出されるすす量が低減され
る。従って、燃焼室内に燃焼火炎が残存している間に後
噴射を行うことが必要となる。これに対し、ＨＣ供給用
噴射による燃料は完全燃焼することなくＮＯX 還元触媒
１４に到達する必要があるので、燃焼室内の燃焼火炎が
消失してからＨＣ供給用噴射を行うべきであり、この点
で後噴射と性質を異にしている。
【００１９】次に、図３を参照して後噴射の燃料噴射時
間ＴＡＵＰＯ及び燃料噴射開始時期ＩＳＴＰＯの算出方
法について説明する。本実施態様において、後噴射の燃
料噴射開始時期ＩＳＴＰＯは主噴射の燃料噴射終了時期
ＩＥＴＭに時期的間隔又は時間間隔ＩＮＴＰＯを加算す
ることにより求められる。従って、主噴射が終了してか
ら時期的間隔ＩＮＴＰＯが経過すると後噴射が開始され
ることになる。
間ＴＡＵＰＯ及び燃料噴射開始時期ＩＳＴＰＯの算出方
法について説明する。本実施態様において、後噴射の燃
料噴射開始時期ＩＳＴＰＯは主噴射の燃料噴射終了時期
ＩＥＴＭに時期的間隔又は時間間隔ＩＮＴＰＯを加算す
ることにより求められる。従って、主噴射が終了してか
ら時期的間隔ＩＮＴＰＯが経過すると後噴射が開始され
ることになる。
【００２０】さて、本実施態様では図３に示されるよう
に、機関回転数Ｎと、後噴射を行うべきとき即ち主噴射
が終了した後で後噴射が行われる前の空燃比ＡＦとによ
り定められる機関運転状態が３つの領域に分割されてお
り、各領域毎に後噴射の燃料噴射時間ＴＡＵＰＯ及び時
期的間隔ＩＮＴＰＯが定められている。即ち、領域Ｉで
は燃料噴射時間ＴＡＵＰＯが許容最小時間ＴＡＵＭＩＮ
とされ、時期的間隔ＩＮＴＰＯが許容最小間隔ＩＮＴＭ
ＩＮとされる。領域ＩＩでは燃料噴射時間ＴＡＵＰＯが
許容最小時間ＴＡＵＭＩＮに一定値ａ（＞０）が加算さ
れたＴＡＵＭＩＮ＋ａとされ、時期的間隔ＩＮＴＰＯが
許容最小間隔ＩＮＴＭＩＮに一定値ｂ（＞０）が加算さ
れたＩＮＴＭＩＮ＋ｂとされる。領域ＩＩＩでは燃料噴
射時間ＴＡＵＰＯ及び時期的間隔ＩＮＴＰＯが共に零と
され、即ち後噴射が行われない。
に、機関回転数Ｎと、後噴射を行うべきとき即ち主噴射
が終了した後で後噴射が行われる前の空燃比ＡＦとによ
り定められる機関運転状態が３つの領域に分割されてお
り、各領域毎に後噴射の燃料噴射時間ＴＡＵＰＯ及び時
期的間隔ＩＮＴＰＯが定められている。即ち、領域Ｉで
は燃料噴射時間ＴＡＵＰＯが許容最小時間ＴＡＵＭＩＮ
とされ、時期的間隔ＩＮＴＰＯが許容最小間隔ＩＮＴＭ
ＩＮとされる。領域ＩＩでは燃料噴射時間ＴＡＵＰＯが
許容最小時間ＴＡＵＭＩＮに一定値ａ（＞０）が加算さ
れたＴＡＵＭＩＮ＋ａとされ、時期的間隔ＩＮＴＰＯが
許容最小間隔ＩＮＴＭＩＮに一定値ｂ（＞０）が加算さ
れたＩＮＴＭＩＮ＋ｂとされる。領域ＩＩＩでは燃料噴
射時間ＴＡＵＰＯ及び時期的間隔ＩＮＴＰＯが共に零と
され、即ち後噴射が行われない。
【００２１】領域Ｉと領域ＩＩとを比べると、主噴射が
完了した時点での空燃比が大きいときには小さいときに
比べて後噴射の燃料噴射量を多くしているということに
なる。これは次の理由による。即ち、後噴射が完了した
時点での空燃比が大きすぎると後噴射による燃料が拡散
してしまうために燃焼ガス内のすすを十分に燃焼させる
ことができない。一方、後噴射が完了した時点での空燃
比が小さすぎると燃焼室内に過濃な燃料噴霧が形成され
るので機関から排出されるすす量が増大する恐れがあ
る。とすれば、主噴射が完了した時点での空燃比が小さ
いときに後噴射の燃料噴射量を少なくし、大きいときに
多くすれば、後噴射が完了した時点での空燃比をすす燃
焼のために最適に維持できることになる。
完了した時点での空燃比が大きいときには小さいときに
比べて後噴射の燃料噴射量を多くしているということに
なる。これは次の理由による。即ち、後噴射が完了した
時点での空燃比が大きすぎると後噴射による燃料が拡散
してしまうために燃焼ガス内のすすを十分に燃焼させる
ことができない。一方、後噴射が完了した時点での空燃
比が小さすぎると燃焼室内に過濃な燃料噴霧が形成され
るので機関から排出されるすす量が増大する恐れがあ
る。とすれば、主噴射が完了した時点での空燃比が小さ
いときに後噴射の燃料噴射量を少なくし、大きいときに
多くすれば、後噴射が完了した時点での空燃比をすす燃
焼のために最適に維持できることになる。
【００２２】また、領域Ｉと領域ＩＩとを比べると、機
関回転数Ｎが高いときには低いときに比べて後噴射の燃
料噴射量を多くしているということになる。機関回転数
Ｎが高いときには低いときに比べて吸入空気量Ｇａが多
くなり、それに見合うだけの燃料を増量する必要がある
からである。さらに、領域Ｉと領域ＩＩとを比べると、
後噴射の燃料噴射時間ＴＡＵＰＯが長いときには短いと
きに比べて時期的間隔ＩＮＴＰＯを長くしているという
ことになる。すすを十分に燃焼させるためには主噴射が
完了した後できるだけ速やかに後噴射を開始するのが好
ましい。ところが、主噴射が完了した直後には燃焼室内
の燃焼火炎が大きく、この大きな燃焼火炎に対し多量の
燃料が噴射されると、燃焼室内に過濃な燃料噴霧が形成
されるために燃焼室から排出されるすすが増大する恐れ
がある。そこで、後噴射の燃料噴射量が多いときには時
期的間隔ＩＮＴＰＯを長くし、後噴射の燃料噴射量が少
ないときには時期的間隔ＩＮＴＰＯを短くするようにし
ている。
関回転数Ｎが高いときには低いときに比べて後噴射の燃
料噴射量を多くしているということになる。機関回転数
Ｎが高いときには低いときに比べて吸入空気量Ｇａが多
くなり、それに見合うだけの燃料を増量する必要がある
からである。さらに、領域Ｉと領域ＩＩとを比べると、
後噴射の燃料噴射時間ＴＡＵＰＯが長いときには短いと
きに比べて時期的間隔ＩＮＴＰＯを長くしているという
ことになる。すすを十分に燃焼させるためには主噴射が
完了した後できるだけ速やかに後噴射を開始するのが好
ましい。ところが、主噴射が完了した直後には燃焼室内
の燃焼火炎が大きく、この大きな燃焼火炎に対し多量の
燃料が噴射されると、燃焼室内に過濃な燃料噴霧が形成
されるために燃焼室から排出されるすすが増大する恐れ
がある。そこで、後噴射の燃料噴射量が多いときには時
期的間隔ＩＮＴＰＯを長くし、後噴射の燃料噴射量が少
ないときには時期的間隔ＩＮＴＰＯを短くするようにし
ている。
【００２３】この点について、主噴射が完了した時点で
の空燃比が大きいときには小さいときに比べて、又は機
関回転数Ｎが高いときには低いときに比べて時期的間隔
ＩＮＴＰＯを長くしているという見方もできる。一方、
領域Ｉ及び領域ＩＩと領域ＩＩＩとを比較すると、主噴
射が完了した時点での空燃比が予め定められたしきい値
よりも大きいときには後噴射を禁止するようにしている
ということになる。即ち、主噴射が完了した時点での空
燃比が過度に大きいときには後噴射が完了した時点での
空燃比を最適にするのに極めて多量の燃料が必要にな
り、その結果機関から排出されるすす量がかえって増大
する恐れがある。そこで、主噴射が完了した時点での空
燃比がしきい値よりも大きいときには後噴射を禁止する
ようにしている。なお、この場合のしきい値は領域Ｉ及
び領域ＩＩと領域ＩＩＩとの間の境界線でもって表され
る（図３参照）。
の空燃比が大きいときには小さいときに比べて、又は機
関回転数Ｎが高いときには低いときに比べて時期的間隔
ＩＮＴＰＯを長くしているという見方もできる。一方、
領域Ｉ及び領域ＩＩと領域ＩＩＩとを比較すると、主噴
射が完了した時点での空燃比が予め定められたしきい値
よりも大きいときには後噴射を禁止するようにしている
ということになる。即ち、主噴射が完了した時点での空
燃比が過度に大きいときには後噴射が完了した時点での
空燃比を最適にするのに極めて多量の燃料が必要にな
り、その結果機関から排出されるすす量がかえって増大
する恐れがある。そこで、主噴射が完了した時点での空
燃比がしきい値よりも大きいときには後噴射を禁止する
ようにしている。なお、この場合のしきい値は領域Ｉ及
び領域ＩＩと領域ＩＩＩとの間の境界線でもって表され
る（図３参照）。
【００２４】この点について、機関回転数Ｎが予め定め
られたしきい値よりも高いときには後噴射を禁止するよ
うにしているという見方もできる。ところで、主噴射が
完了した時点での空燃比ＡＦを直接求めるのは困難であ
る。そこで本実施態様では、空燃比センサ４１により検
出された空燃比を主噴射が完了した時点での空燃比とし
ている。厳密に言えば、空燃比センサ４１により検出さ
れた空燃比は主噴射が完了した時点での空燃比と一致し
ていない場合もある。しかしながら、これら間の差異は
後噴射及びＨＣ供給用噴射の燃料噴射量に基づくもので
あり、後噴射及びＨＣ供給用噴射の燃料噴射量は主噴射
の燃料噴射量に比べてかなり小さい。即ち、空燃比セン
サ４１により検出された空燃比は主噴射が完了した時点
での空燃比を表していると言える。そこで空燃比センサ
４１により検出された空燃比を用いるようにしている。
られたしきい値よりも高いときには後噴射を禁止するよ
うにしているという見方もできる。ところで、主噴射が
完了した時点での空燃比ＡＦを直接求めるのは困難であ
る。そこで本実施態様では、空燃比センサ４１により検
出された空燃比を主噴射が完了した時点での空燃比とし
ている。厳密に言えば、空燃比センサ４１により検出さ
れた空燃比は主噴射が完了した時点での空燃比と一致し
ていない場合もある。しかしながら、これら間の差異は
後噴射及びＨＣ供給用噴射の燃料噴射量に基づくもので
あり、後噴射及びＨＣ供給用噴射の燃料噴射量は主噴射
の燃料噴射量に比べてかなり小さい。即ち、空燃比セン
サ４１により検出された空燃比は主噴射が完了した時点
での空燃比を表していると言える。そこで空燃比センサ
４１により検出された空燃比を用いるようにしている。
【００２５】一方で、吸気圧力センサ３９により検出さ
れた吸入空気量Ｇａと、算出された第１及び第２パイロ
ット噴射並びに主噴射の燃料噴射時間とから主噴射が完
了した時点での空燃比を計算することも可能である。し
かしながら、特に燃料噴射弁２０に経年変化のある場合
には、実際の燃料噴射時間が算出された燃料噴射時間と
一致しない恐れがあり、このとき計算された空燃比は実
際の空燃比と一致しない。これに対し、空燃比センサ４
１は実際の空燃比を検出しており、この点で計算により
空燃比を求める方法よりも有利である。
れた吸入空気量Ｇａと、算出された第１及び第２パイロ
ット噴射並びに主噴射の燃料噴射時間とから主噴射が完
了した時点での空燃比を計算することも可能である。し
かしながら、特に燃料噴射弁２０に経年変化のある場合
には、実際の燃料噴射時間が算出された燃料噴射時間と
一致しない恐れがあり、このとき計算された空燃比は実
際の空燃比と一致しない。これに対し、空燃比センサ４
１は実際の空燃比を検出しており、この点で計算により
空燃比を求める方法よりも有利である。
【００２６】図４は後噴射の燃料噴射時間ＴＡＵＰＯ及
び燃料噴射開始時期ＩＳＴＰＯの算出ルーチンを示して
いる。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り
込みによって実行される。図４を参照すると、まずステ
ップ１００では図３のマップから現在の領域が決定され
る。続くステップ１０１では現在の領域に従って後噴射
の燃料噴射時間ＴＡＵＰＯ及び時期的間隔ＩＮＴＰＯが
算出される。続くステップ１０２では図示しないルーチ
ンで算出された主噴射の燃料噴射完了時期ＩＥＴＭが読
み込まれる。続くステップ１０３では後噴射の燃料噴射
開始時期ＩＳＴＰＯが算出される（ＩＳＴＰＯ＝ＩＥＴ
Ｍ＋ＩＮＴＰＯ）。従って、燃料噴射開始時期ＩＳＴＰ
ＯになるとＴＡＵＰＯだけ各燃料噴射弁２０から後噴射
として燃料が噴射される。
び燃料噴射開始時期ＩＳＴＰＯの算出ルーチンを示して
いる。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り
込みによって実行される。図４を参照すると、まずステ
ップ１００では図３のマップから現在の領域が決定され
る。続くステップ１０１では現在の領域に従って後噴射
の燃料噴射時間ＴＡＵＰＯ及び時期的間隔ＩＮＴＰＯが
算出される。続くステップ１０２では図示しないルーチ
ンで算出された主噴射の燃料噴射完了時期ＩＥＴＭが読
み込まれる。続くステップ１０３では後噴射の燃料噴射
開始時期ＩＳＴＰＯが算出される（ＩＳＴＰＯ＝ＩＥＴ
Ｍ＋ＩＮＴＰＯ）。従って、燃料噴射開始時期ＩＳＴＰ
ＯになるとＴＡＵＰＯだけ各燃料噴射弁２０から後噴射
として燃料が噴射される。
【００２７】図３の領域Ｉと領域IIとを再び比較する
と、後噴射の燃料噴射時間ＴＡＵＰＯ及び時期的間隔Ｉ
ＮＴＰＯがステップ状に変化されていることになる。し
かしながら、運転領域を細分化してこれらＴＡＵＰＯ及
びＩＮＴＰＯが連続的に変化するようにすることもでき
る。このようにすればＴＡＵＰＯ及びＩＮＴＰＯを正確
に最適化することができる。しかしながら、ＴＡＵＰＯ
及びＩＮＴＰＯの精密な制御は困難であり、実用的でな
い面もある。そこで本実施態様では、運転領域を三つに
分割している。
と、後噴射の燃料噴射時間ＴＡＵＰＯ及び時期的間隔Ｉ
ＮＴＰＯがステップ状に変化されていることになる。し
かしながら、運転領域を細分化してこれらＴＡＵＰＯ及
びＩＮＴＰＯが連続的に変化するようにすることもでき
る。このようにすればＴＡＵＰＯ及びＩＮＴＰＯを正確
に最適化することができる。しかしながら、ＴＡＵＰＯ
及びＩＮＴＰＯの精密な制御は困難であり、実用的でな
い面もある。そこで本実施態様では、運転領域を三つに
分割している。
【００２８】
【発明の効果】機関から排出されるすす量を低減するこ
とができる。
とができる。
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】燃料噴射時期及び気筒の１燃焼サイクルで行わ
れる燃料噴射の数を説明するための図である。
れる燃料噴射の数を説明するための図である。
【図３】領域を表す線図である。
【図４】後噴射の燃料噴射時間ＴＡＵＰＯ及び燃料噴射
開始時期ＩＳＴＰＯの算出ルーチンを示すフローチャー
トである。
開始時期ＩＳＴＰＯの算出ルーチンを示すフローチャー
トである。
１…機関本体 ２０…燃料噴射弁 ４１…空燃比センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 暁生 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岡田 晋 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 太長根 嘉紀 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小川 孝 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G301 HA02 HA04 JA24 KA06 LB11 MA13 MA15 MA18 MA23 NC02 ND03 NE01 NE06 NE15 PA07Z PA10Z PA11B PA11Z PB08Z PD02Z PE03Z PF03Z
Claims (4)
- 【請求項１】 １燃焼サイクル内において主噴射に続け
て後噴射を行うようにした内燃機関の燃料噴射装置にお
いて、主噴射が完了した時点での空燃比を求めて該空燃
比に基づき後噴射の燃料噴射量又は燃料噴射時期を求め
るようにした内燃機関の燃料噴射装置。 - 【請求項２】 主噴射が完了した時点での空燃比が大き
いときには小さいときに比べて後噴射の燃料噴射量を多
くするようにした請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射
装置。 - 【請求項３】 主噴射が完了した時点での空燃比が大き
いときには小さいときに比べて、主噴射が完了してから
後噴射が開始されるまでの時期的間隔を長くするように
した請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。 - 【請求項４】 １燃焼サイクル内において主噴射に続け
て後噴射を行うようにした内燃機関の燃料噴射装置にお
いて、主噴射が完了した時点での空燃比を求めて該空燃
比が予め定められたしきい値よりも大きいときには後噴
射を禁止するようにした内燃機関の燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36752299A JP3684968B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36752299A JP3684968B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001182600A true JP2001182600A (ja) | 2001-07-06 |
| JP3684968B2 JP3684968B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=18489526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36752299A Expired - Fee Related JP3684968B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3684968B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040041419A (ko) * | 2002-11-11 | 2004-05-17 | 현대자동차주식회사 | 차량 급가속시 초기 공연비 보정을 위한 포스트 인젝션 방법 |
| JP2015129496A (ja) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | マツダ株式会社 | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 |
-
1999
- 1999-12-24 JP JP36752299A patent/JP3684968B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040041419A (ko) * | 2002-11-11 | 2004-05-17 | 현대자동차주식회사 | 차량 급가속시 초기 공연비 보정을 위한 포스트 인젝션 방법 |
| JP2015129496A (ja) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | マツダ株式会社 | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 |
| DE102014019359B4 (de) * | 2014-01-09 | 2018-02-15 | Mazda Motor Corp. | Dieselmotor, Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regelvorrichtung hierfür, Verfahren zum Steuern bzw. Regeln eines Dieselmotors und Computerprogrammerzeugnis |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3684968B2 (ja) | 2005-08-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040525 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040712 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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