JP2001248483A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの排気浄化装置

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JP2001248483A
JP2001248483A JP2000056883A JP2000056883A JP2001248483A JP 2001248483 A JP2001248483 A JP 2001248483A JP 2000056883 A JP2000056883 A JP 2000056883A JP 2000056883 A JP2000056883 A JP 2000056883A JP 2001248483 A JP2001248483 A JP 2001248483A
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JP
Japan
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injection
fuel
pilot injection
diesel engine
timing
Prior art date
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JP2000056883A
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English (en)
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Hiroshi Ogawa
弘志 小川
Tetsuya Uehara
哲也 上原
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/047—Taking into account fuel evaporation or wall wetting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料のシリンダ壁への付着を防止しつつパイ
ロット噴射時期を大幅に進角させる。 【解決手段】 Ｎｏｘのトラップと放出を行うＮＯｘト
ラップ材と、燃料を噴射する際の噴射圧力と時期を自在
に設定可能とする燃料噴射装置と、パイロット噴射の噴
射時期を変更可能な燃料噴射制御手段と、を備えたディ
ーゼルエンジンの排気浄化装置において、パイロット噴
射の噴射時期を進角させる程、パイロット噴射の燃料噴
霧の到達距離を抑制する。これによって、燃料のシリン
ダ壁への付着を防止しつつ排気ガス中の未燃焼燃料を増
加させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出されるＮＯ
ｘ（窒化酸化物）は、排気系に設けられたＮＯｘトラッ
プ材によってトラップまたは放出される。
【０００３】ＮＯｘトラップ材によるＮＯｘのトラップ
または放出は、排気ガス成分（酸素濃度またはＨＣ、Ｃ
Ｏ等の還元成分濃度）に応じて切り替わる。
【０００４】そこで、シリンダ内に燃料を噴射する際の
パイロット噴射とメイン噴射の間隔を調節することによ
り、排気ガス中の未燃焼燃料を増減させてＮＯｘトラッ
プ材のトラップ、放出を制御するようにしたものが知ら
れている。
【０００５】また、特開平７−１８０５４０号公報に
は、空気過剰率が１よりも大きい領域で排気ガス中の窒
化酸化物の浄化が可能な窒素酸化物の浄化触媒と、電子
制御式の燃料噴射ノズル等からなる燃料供給手段とを備
え、この燃料供給手段によるメイン噴射の前にパイロッ
ト噴射を行うように構成されたものが示されている。
【０００６】上記公報にあっては、活性化率検出手段に
おいて検出された浄化触媒の活性化率に応じてメイン噴
射時期に対するパイロット噴射時期の進角量が設定さ
れ、上記活性化率が低いほど、上記パイロット噴射時期
とメイン噴射時期との間隔が長くなるように、燃料噴射
制御手段によってパイロット噴射時期が制御され、浄化
触媒の設置部に導出される未燃焼燃料を増加させるよう
にしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなデ
ィーゼルエンジンの排気浄化装置においては、排気ガス
中の未燃焼燃料を増加させるために、パイロット噴射時
期とメイン噴射時期の間隔を広げた場合、すなわちパイ
ロット噴射時期を通常時よりも進角させるような条件で
は、パイロット噴射による燃料のシリンダ壁への付着に
よって潤滑オイルが希釈され、潤滑オイルが燃焼してし
まいオイル消費量が増加してしまうという問題が生じて
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項１に記載
の発明は、機関の排気通路に設けられ、排気ガス成分の
変動によりＮＯｘのトラップと放出を行うＮＯｘトラッ
プ材とシリンダ内に燃料を噴射する際の噴射圧力と時期
を自在に設定可能とする燃料噴射装置と、を備え、燃料
のメイン噴射に先立ってパイロット噴射が行われるディ
ーゼルエンジンの排気浄化装置であって、上記パイロッ
ト噴射の噴射時期を変更可能な燃料噴射制御手段を備え
たディーゼルエンジンの排気浄化装置において、上記パ
イロット噴射の噴射時期を進角させる程、該パイロット
噴射の燃料噴霧の到達距離を抑制することを特徴として
いる。これによって、パイロット噴射時期を進角させる
程、パイロット噴射の燃料噴霧の到達距離が抑制される
ので、シリンダ壁面への燃料の付着が抑制される。
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、上記ＮＯｘトラップ材は、排気ガス中
の還元成分濃度が低いときにＮＯｘをトラップし、還元
成分濃度が高いときにＮＯｘの放出を行うことを特徴と
している。これによって、排気ガス成分中の還元成分濃
度を変動させることにより、ＮＯｘトラップ材によるＮ
Ｏｘのトラップ、放出が制御される。
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、上記ＮＯｘトラップ材の上流側にＨＣ
吸着材を配置し、該ＨＣ吸着材のＨＣ吸着量が少なくな
った際に、上記パイロット噴射の噴射時期が通常時より
も進角させられることを特徴としている。これによっ
て、ＮＯｘトラップ材には還元剤となるＨＣが適宜供給
される。
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載の発明において、上記パイロット噴射の
噴射時期を進角させる程、該パイロット噴射の燃料の噴
射圧力を低下させることを特徴としている。
【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の発明において、上記パイロット噴射の
噴射時期を進角させる程、噴射ノズルの針弁のリフト量
を小さく設定することを特徴としている。これによっ
て、燃料噴射時の有効噴孔面積が減少し、噴霧された燃
料の粒径が小さくなり、燃料の気化が促進されるので、
燃料噴霧の到達距離が抑制される。
【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれかに記載の発明において、上記パイロット噴射の
噴射時期を圧縮上死点前３０°以前に設定した際に、パ
イロット噴射の燃料噴霧の到達距離を抑制することを特
徴としている。
【００１４】請求項７に記載の発明は、機関の排気通路
に設けられ、排気ガス中のＮＯｘの浄化を行うＮＯｘ浄
化触媒と、シリンダ内に燃料を噴射する際の噴射圧力と
時期を自在に設定可能とする燃料噴射装置と、を備え、
燃料のメイン噴射に先立ってパイロット噴射が行われる
ディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、上記パイ
ロット噴射の噴射時期を変更可能な燃料噴射制御手段を
備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、上
記パイロット噴射の噴射時期を進角させる程、該パイロ
ット噴射の燃料噴霧の到達距離を抑制することを特徴と
している。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、パイロット噴射時期を
通常時よりも進角させた際にシリンダ壁面への燃料付着
を回避することが可能となり、オイル希釈によるオイル
消費量の増加を抑制することができる。
【００１６】更に、請求項２及び３では、ＮＯｘトラッ
プ材の還元剤となるＨＣが、適宜該ＮＯｘトラップ材に
供給されるので、該ＮＯｘトラップ材は、常に、所期の
ＮＯｘトラップ、放出効果を得ることができる。
【００１７】また、請求項４では、パイロット噴射の噴
射圧力を低下させることにより噴霧速度を低下させ、パ
イロット噴射による燃料噴霧の到達距離を抑制すること
ができる。また、パイロット噴射における燃料の噴射圧
力を低下させても、パイロット噴射時期の進角により、
スモークの発生を抑制することができる。
【００１８】請求項５では、針弁のリフト量を小さく設
定することで、パイロット噴射時における燃料噴霧の到
達距離が抑制されるので、より効果的にシリンダ壁面へ
の燃料付着を回避することができ、オイル希釈によるオ
イル消費量の増加を抑制することができる。
【００１９】そして、請求項６のように、パイロット噴
射時期を圧縮上死点前３０°以前にすることで、上記Ｎ
Ｏｘトラップ材へ流入させる排気ガス成分をより確実に
変動させることができると同時に、パイロット噴射の燃
料噴霧の到達距離を抑制することにより、シリンダ壁面
への燃料付着を回避することが可能になり、オイル希釈
によるオイル消費量の増加を抑制することができる。
【００２０】請求項７では、パイロット噴射時期を通常
時よりも進角させた際にシリンダ壁面への燃料付着を回
避することが可能となり、オイル希釈によるオイル消費
量の増加を抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。
【００２２】図１は、本実施例におけるディーゼル機関
の全体構成を示す説明図である。
【００２３】機関本体２には、エンジン回転数センサ９
１、アクセル開度センサ９２、吸気温度センサ９３及び
水温センサ９４等が組み込まれ、これらの各センサがコ
ントロールユニット４に接続されて、燃料噴射制御手段
を構成している。
【００２４】機関本体２には、コモンレール６、燃料ポ
ンプ８、吸気通路１０及び排気通路１２が取り付けられ
ている。ここで１４は、吸気通路１０及び排気通路１２
に接続された過給器である。
【００２５】排気通路１２から分岐するＥＧＲ通路１５
には、ＥＧＲバルブ１６が取り付けられている。このＥ
ＧＲ通路１５は、過給器１４よりも上流側で、排気通路
１２から分岐し、吸気通路１０に合流している。
【００２６】そして、排気通路１２の過給器１４の下流
側には、排気浄化触媒コンバータ１８が取り付けられて
いる。
【００２７】この排気浄化触媒コンバータ１８は、その
ケース内に、ＨＣ吸着材としてのＨＣ吸着触媒２０と、
ＮＯｘトラップ材としてのＮＯｘ浄化触媒２２とを備え
ており、ＮＯｘ浄化触媒２２は、ＨＣ吸着触媒２０の下
流側に位置するよう上記ケース内に配設されている。
【００２８】ここで、カリウム、ナトリウム、リチウム
及びセシウム等からなるアルカリ金属、バリウム、マグ
ネシウム、カルシウム及びストロンチウム等からなるア
ルカリ土類金属、ランタン、セリウム、プラセオジウ
ム、ネオジウム及びサマリウム等からなる希土類、マン
ガン、鉄、ニッケル及びコバルト等からなる遷移金属、
ジルコニウム及びイットリウムをＡ群とし、白金、パラ
ジウム、ロジウム及びイリジウムをＢ群とすると、ＮＯ
ｘ浄化触媒２２は、少なくともＡ群及びＢ群内の元素を
それぞれ一つずつ含んでなっている。
【００２９】この排気浄化触媒コンバータ１８内のＮＯ
ｘ浄化触媒２２は、流入する排気ガス中の還元剤濃度が
低いときはＮＯｘをトラップし、流入する排気ガス中の
還元剤濃度が高いときはトラップしたＮＯｘを放出還元
する特性を有している。
【００３０】また、排気浄化触媒コンバータ１８内のＨ
Ｃ吸着触媒２０は、図４に示すように、低温時に排気中
のＨＣを吸着し、所定温度を超えると吸着していたＨＣ
を脱離する特性を有している。
【００３１】図２は、機関本体２の要部を示す説明図で
ある。機関本体２のシリンダ２４内には、ピストン２６
が摺動自在に組み込まれている。このピストン２６の頂
面には、ピストンキャビティ２８が形成されている。
【００３２】このピストンキャビティ２８には、シリン
ダヘッド３０に内に組み込まれた燃料噴射ノズル３２の
後述する噴孔３４が対向している。
【００３３】燃料噴射ノズル３２は、高圧管を介してコ
モンレール６に接続されている。このコモンレール６
は、燃料ポンプ８に接続されている。
【００３４】燃料噴射ノズル３２は、いわゆるホール型
ノズルであって、図３に示すように、先端に噴孔３４が
形成されたノズルボディ３６内に、ニードル弁３８が配
設され、噴孔３４がニードル弁３８の先端によって閉鎖
されている。
【００３５】ニードル弁３８の周囲には、ノズルボディ
３６との間に形成された油溜まり４０が形成されてい
る。
【００３６】油溜まり４０は、燃料通路４２を介してコ
モンレール６（図１及び図２を参照）に連通している。
【００３７】また、ニードル弁３８にはプッシュロッド
４４が接続されている。このプッシュロッド４４は、ノ
ズルスプリング４６によって付勢されていると共に、油
圧ピストン４８に接続されている。
【００３８】この油圧ピストン４８の図３における上方
には、油圧室５０が形成されている。この油圧室５０は
オリフィス５２を介して制御室５４と連通している。
【００３９】制御室５４内には、制御バルブ５６が配設
され、かつこの制御バルブ５６は、バルブスプリング５
８によって付勢されている。
【００４０】また、バルブスプリング５８の外周側に
は、ソレノイド６０が接続されている。
【００４１】そして、制御室５４は、制御バルブ５６内
に形成された連通路６２を介して燃料通路４２に連通し
ている。
【００４２】この燃料噴射ノズル３２において、コモン
レール６内の燃料は、上記高圧管を経て、油溜まり４０
に導入されている。
【００４３】燃料噴射はニードル弁３８の上昇によって
行われるが、無噴射時はニードル弁３８がプッシュロッ
ド４４を介してノズルスプリング４６によって下方に付
勢されている。
【００４４】コントロールユニット４は、エンジン回転
数Ｎｅ、アクセル開度（Ａｃｃ）、吸気温度及び冷却水
温等の運転条件をモニターしており、燃料噴射時の運転
条件に応じて所望の噴射時期と噴射期間を得られるよう
に、ソレノイド６０に通電する。このソレノイド６０に
通電すると、バルブスプリング５８により付勢されてい
る制御バルブ５６は付勢力に抗して上昇する。
【００４５】制御バルブ５６の上昇とともに、連通路６
２は燃料通路４２との連通を遮断され、かつ制御室５４
内の燃料が開放されて燃料噴射ノズル３２の外部に放出
される。そして、オリフィス５２を介して油圧室５０の
燃料も開放されるため、この油圧室５０内の圧力が低下
し、油溜まり４０内の圧力により、油圧ピストン４８、
プッシュロッド４４及びニードル弁３８が、バルブスプ
リング５８の付勢力を上回って上昇し、油溜まり４０内
の燃料が噴孔３４よりシリンダ２４内のピストンキャビ
ティ２８に向かって噴射される。
【００４６】図１及び図２の構成において、過給器１４
によって圧縮された吸入空気は、機関本体２に吸入され
る。一方、機関本体２から排出された排気ガスは、ＥＧ
Ｒバルブ１６により一部が吸気系に循環されるものの、
その大部分は排気浄化触媒コンバータ１８を通過して機
関外部に排出される。
【００４７】このとき、ＨＣ吸着触媒２０から脱離した
ＨＣが下流側のＮＯｘ浄化触媒２２に還元剤として供給
されることで、このＮＯｘ浄化触媒２２中の（ＨＣ／Ｎ
Ｏｘ）比が増大し、ＮＯｘ浄化触媒２２の転換効率が向
上する。しかし、ＨＣ吸着触媒２０のＨＣ吸着量が少な
くなるとＮＯｘ浄化触媒２２の転換効率は悪化すること
になる。
【００４８】そこで、本発明においては、メイン燃料噴
射に先立って行うパイロット噴射時期を変更することで
ＨＣ排出量を制御する。すなわち、ＨＣ吸着触媒２０に
ＨＣの吸着が少ない場合には、パイロット噴射時期を通
常時に比べて圧縮上死点よりも十分前に進角するよう設
定することでＨＣ排出量を増加させ、このＨＣ吸着触媒
２０にＨＣが十分吸着されている場合には、パイロット
噴射時期を圧縮上死点近傍に設定してＨＣ排出量の増加
を抑制する。
【００４９】そのため、還元剤となるＨＣがＮＯｘ浄化
触媒２２に適宜供給されるので、ＮＯｘ浄化触媒２２
は、常に所期のＮＯｘトラップ、放出効果を得ることが
できる。
【００５０】図５は、本実施例におけるパイロット噴射
時期制御を示している。本実施例においては、パイロッ
ト噴射時期を圧縮上死点から十分進角させる場合には、
上死点前５０°に設定され、圧縮上死点に近づける場合
には、上死点前１０°に設定されている。尚、パイロッ
ト噴射時期を圧縮上死点から十分進角させる場合には、
圧縮上死点前３０°以上進角させることが望ましい。
【００５１】このパイロット噴射時期の変更により、図
６に示すように、パイロット噴射時期を圧縮上死点から
進角させるにつれＨＣ排出量は増加し、圧縮上死点近傍
ではＨＣ排出量の増加は抑制される。
【００５２】さらに、パイロット噴射する際には、パイ
ロット噴射時期を進角させる程、コモンレール６内の圧
力を低下させることによって、燃料噴射ノズル３２から
ピストンキャビティ２８内に噴射させる燃料噴霧の到達
距離を抑制することで、シリンダ２４壁面への燃料の付
着が回避され、オイル希釈によるオイル使用量の増加を
抑制することができる。
【００５３】また、図７に示すように、パイロット噴射
時期の進角によりスモーク排出量が低下する傾向にある
ため、燃料の噴射圧力の低下によるスモークの悪化を回
避することができる。
【００５４】つまり本実施例によれば、パイロット噴射
時期と燃料噴霧の到達距離を制御することにより、ＨＣ
排出量を制御し、ＨＣ吸着触媒２０のＨＣ吸着量をコン
トロールすることで、排気浄化触媒コンバータ１８の浄
化効率の向上を図ることが可能となり、パイロット噴射
時期の進角によるオイル希釈を回避しつつ、排気性能の
改善を図ることができる。
【００５５】以上のようなパイロット噴射時期と噴射圧
力制御により増減するＨＣ吸着量は、図８に示す単位時
間当たりのＨＣ吸着触媒２０からのＨＣ脱離量の特性を
示すマップと、図９に示す単位時間当たりのＨＣ吸着触
媒２０へのＨＣ吸着量の特性を示すマップから、エンジ
ン運転条件に基づいて演算される。すなわち、吸着領域
においては、ＨＣ吸着量マップから燃料噴射量Ｑとエン
ジン回転数Ｎｅとに基づき検索されるＨＣ吸着量を積算
し、脱離領域では、ＨＣ脱離量マップから燃料噴射量Ｑ
とエンジン回転数Ｎｅとに基づき検索されるＨＣ脱離量
をそれまでのＨＣ吸着量から順次減算することで残りの
ＨＣ吸着量を演算する。
【００５６】そして、ＨＣ吸着量が所定の値より少ない
場合には、吸着領域でパイロット噴射時期を圧縮上死点
に対して十分進角させるＨＣ増加手段によってＨＣ吸着
触媒２０にＨＣを供給する。一方、ＨＣ吸着量が所定の
値より多い場合及びＨＣ増加手段によってＨＣ吸着量が
所定値に達した場合（通常時）には、ＨＣ増加手段によ
るＨＣ吸着触媒２０へのＨＣの供給は行わないこととす
る。
【００５７】図１０は、上述した実施例の制御フローチ
ャートを示している。
【００５８】ステップ１０２で機関の運転状態を取得
し、取得された運転状態に基づいてステップ１０３でマ
ップ検索を行う。
【００５９】ステップ１０４では、エンジン回転数Ｎ
ｅ、アクセル開度（Ａｃｃ）から公知の手段により燃料
噴射量Ｑを演算し、運転状態がＨＣ吸着触媒２０におけ
るＨＣの吸着する領域か脱離する領域かをステップ１０
３のマップ検索に基づいて判定すると共に、図８のＨＣ
脱離量マップまたは図９のＨＣ吸着量マップから運転状
態に応じた単位時間当たりのＨＣ脱離量ｄｓまたはＨＣ
堆積量ｄａを算出する。
【００６０】脱離領域の場合、ステップ１０５でパイロ
ット噴射時期進角判定フラグＦ1を判定し、Ｆ1＝１なら
ばステップ１０６でパイロット噴射時期を圧縮上死点前
１０°に設定し、かつステップ１０７で噴射圧低下補正
を解除し、ステップ１０８でＦ1＝０とする。尚、ステ
ップ１０５でＦ1＝１でなければ、ステップ１０９へ進
む。
【００６１】ステップ１０９では、ＨＣ吸着触媒２０の
ＨＣ吸着量ａからステップ１０４で求めたＨＣ脱離量ｄ
ｓを減算し、新たにＨＣ吸着触媒２０のＨＣ吸着量ａを
算出する。
【００６２】ステップ１１０では、更新されたＨＣ吸着
量ａが０を越えているか否かを判別し、その結果が０以
下になったらステップ１１２でＨＣ吸着量ａを０とし
て、ＨＣ吸着量ａがマイナスとなることを回避する。
【００６３】一方、ステップ１０４で吸着領域と判断さ
れた場合、ステップ１１３でＨＣ吸着量ａが規定値以上
かを判断する。ＨＣ吸着量ａが規定値以上ならばステッ
プ１１４でパイロット噴射時期進角判定フラグＦ1を判
定し、Ｆ1＝１ならばステップ１１５でパイロット噴射
時期を圧縮上死点前１０°に設定し、かつステップ１１
６で噴射圧低下補正を解除し、ステップ１１７でＦ1＝
０とする。
【００６４】ステップ１１４でＦ1＝０ならば、パイロ
ット噴射時期は圧縮上死点前１０°に維持されているた
め、そのままステップ１１０に進む。
【００６５】また、ステップ１１３でＨＣ吸着量ａが規
定値以下ならばステップ１１８でパイロット噴射時期進
角判定フラグＦ1を判定し、Ｆ1＝１でなければステップ
１１９でパイロット噴射時期を圧縮上死点前５０°に設
定し、ＨＣ排出量を増加させると共に、ステップ１２０
で噴射圧力を低下させて燃料噴霧の到達距離を抑制し、
ステップ１２１でパイロット噴射時期進角フラグをＦ1
＝１とする。
【００６６】ステップ１１８でＦ1＝１であれば、既に
パイロット噴射時期は圧縮上死点前５０°に設定済みな
ので、そのままステップ１２２へ進む。
【００６７】そして、ステップ１２２でＨＣ吸着触媒２
０に堆積したＨＣ堆積量ｄａをＨＣ吸着量ａに加算し
て、新たにこのＨＣ吸着触媒２０のＨＣ吸着量ａを算出
する。
【００６８】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。尚、上述した第１実施例と同一構成の部分には同一
の符号を付し説明を省略する。
【００６９】この第２実施例は、上述した第１実施例の
燃料噴射ノズル３２とは異なる燃料噴射ノズルを用いた
ものであって、その他の構成は第１実施例と同一構成と
なっている。
【００７０】図１１は、第２実施例の燃料噴射ノズル６
４を示している。
【００７１】この燃料噴射ノズル６４は、先端に噴孔６
６が形成されたノズルボディ６８内に、ニードル弁７０
が配設され、噴孔６６がニードル弁７０の先端によって
閉鎖されている。
【００７２】ニードル弁７０の周囲には、ノズルボディ
６８との間に形成された油溜まり７２が形成されてい
る。
【００７３】油溜まり７２は、燃料通路７４を介してコ
モンレール６（図１及び図２を参照）に連通している。
【００７４】また、ニードル弁７０には、プッシュロッ
ド７６が接続されている。このプッシュロッド７６は、
ノズルスプリング７８によって付勢されていると。
【００７５】そして、このプッシュロッド７６には、ピ
エゾアクチュエータ８２が接続されている。
【００７６】この燃料噴射ノズル６４において、コモン
レール６内の燃料は、高圧管を経て、燃料噴射ノズル６
４内の燃料通路７４より油溜まり７２に導入される。燃
料噴射はニードル弁７０の上昇によって行われるが、無
噴射時はニードル弁７０がプッシュロッド７６を介して
ノズルスプリング７８によって図１１における下方に付
勢され、燃料噴射ノズル６４先端の噴孔６６は閉じられ
ている。
【００７７】コントロールユニット４は、エンジン回転
数Ｎｅ、アクセル開度（Ａｃｃ）、吸気温度及び冷却水
温等の運転条件をモニターしており、燃料噴射時の運転
条件に応じて所望の噴射時期と噴射期間を得られるよう
に、ピエゾアクチュエータ８２に通電する。このピエゾ
アクチュエータ８２がコントロールユニットから信号を
受け、プッシュロッド７６を上昇させることにより、ニ
ードル弁７０が上昇し、油溜まり７２内の加圧された燃
料が噴孔６６よりシリンダ２４内のピストンキャビティ
２８に向かって噴射される。
【００７８】つまり、ピエゾアクチュエータ８２がニー
ドル弁７０の上下動を司ることになり、このニードル弁
７０の上昇時の移動量、すなわちリフト量はピエゾアク
チュエータ８２に印加する電圧を変えることにより自由
に設定することができる。そのため、パイロット噴射時
期を進角させる程、ニードル弁７０のリフト量を低リフ
ト量に固定することが可能となる。
【００７９】この第２実施例においては、上述した第１
実施例のようなパイロット噴射時期の制御に加え、パイ
ロット噴射時期を進角させる程、燃料噴射ノズル６４の
ニードル弁７０のリフト量を低リフト量に抑えるように
制御する。
【００８０】具体的には、図１２に示すニードル弁７０
のリフト波形のように、通常時のパイロット噴射のリフ
ト量Ｌ2に対して低リフト量Ｌ1に固定する。すなわち、
ニードル弁７０のリフト量を小さくすることによって、
燃料噴射時の有効噴孔面積が減少し、噴霧された燃料の
粒径が小さくなり、燃料の気化が促進される。そのた
め、燃料噴射ノズル６４から噴射される燃料噴霧の到達
距離を抑制することができ、シリンダ２４壁面への燃料
の付着によるオイル希釈によってオイル使用量が増加し
てしまうことを上述した第１実施例に比べ更に効果的に
抑制することができる。
【００８１】図１３は上述した第２実施例の制御フロー
チャートを示している。
【００８２】ステップ２０２で機関の運転状態を取得
し、取得された運転状態に基づいてステップ２０３でマ
ップ検索を行う。
【００８３】ステップ２０４では、エンジン回転数Ｎ
ｅ、アクセル開度（Ａｃｃ）から公知の手段により燃料
噴射量Ｑを演算し、運転状態がＨＣ吸着触媒２０におけ
るＨＣの吸着する領域か脱離する領域かをステップ２０
３のマップ検索に基づいて判定すると共に、図８のＨＣ
脱離量マップまたは図９のＨＣ吸着量マップから運転状
態に応じた単位時間当たりのＨＣ脱離量ｄｓまたはＨＣ
堆積量ｄａを算出する。
【００８４】脱離領域の場合、ステップ２０５でパイロ
ット噴射時期進角判定フラグＦ2を判定し、Ｆ2＝１なら
ばステップ２０６でパイロット噴射時期を圧縮上死点前
１０°に設定し、かつステップ２０７で噴射圧低下補正
を解除し、ステップ２０８でＦ2＝０とする。尚、ステ
ップ２０５でＦ2＝１でなければ、ステップ２０９へ進
む。
【００８５】ステップ２０９では、ＨＣ吸着触媒２０の
ＨＣ吸着量ａからステップ２０４で求めたＨＣ脱離量ｄ
ｓを減算し、新たにこのＨＣ吸着触媒２０のＨＣ吸着量
ａを算出する。
【００８６】ステップ２１０では、ステップ２０９で算
出したＨＣ吸着量ａが０を越えているか否かを判別し、
その結果が０以下になったらステップ２１２でＨＣ吸着
量ａを０として、ＨＣ吸着量ａがマイナスとなることを
回避する。
【００８７】一方、ステップ２０４で吸着領域と判断さ
れた場合、ステップ２１３でＨＣ吸着量ａが規定値以上
かを判断する。ＨＣ吸着量ａが規定値以上ならばステッ
プ２１４でパイロット噴射時期進角判定フラグＦ2を判
定し、Ｆ2＝１ならばステップ２１５でパイロット噴射
時期を圧縮上死点前１０°に設定し、かつステップ２１
６で噴射圧低下補正を解除し、ステップ２１７でＦ2＝
０とする。
【００８８】ステップ２１４でＦ2＝０ならば、パイロ
ット噴射時期は圧縮上死点前１０°に維持されているた
めそのままステップ２１０へ進む。
【００８９】また、ステップ２１３でＨＣ吸着量ａが規
定値以下ならばステップ２１８でパイロット噴射時期進
角判定フラグＦ2を判定し、Ｆ2＝１でなければステップ
２１９でパイロット噴射時期を圧縮上死点前５０°に設
定し、ＨＣ排出量を増加させると共に、ステップ２２０
でニードル弁７０のリフト量を低リフト量に固定する
し、ステップ２２１でＦ2＝１とする。
【００９０】ステップ２１８でＦ2＝１ならば、パイロ
ット噴射時期は既に圧縮上死点前５０°に設定済みであ
るので、そのままステップ２２２へ進む。
【００９１】そして、ステップ２２２でＨＣ吸着触媒２
０に堆積したＨＣ堆積量ｄａをＨＣ吸着量ａに加算し
て、新たにこのＨＣ吸着触媒２０のＨＣ吸着量ａを算出
する。
【００９２】尚、以上に説明した第１、第２実施例にお
いて、パイロット噴射時期は１０°、５０°の二段階で
変化させたが、これを更に多段階で進角させるか、或い
は連続的に進角させてもよく、この時、パイロット噴射
時期を進角させる程、徐々に燃料噴霧の到達距離を抑制
するようにしてもよい。
【００９３】また、第１、第２実施においては、排気中
の還元成分濃度に応じてＮＯｘのトラップ、放出還元を
行うＮＯｘ浄化触媒を例に挙げたが、その他の種々のＮ
Ｏｘトラップ材、あるいは選択還元型ＮＯｘ浄化触媒が
適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装
置の全体説明図。
【図２】本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装
置の機関本体の説明図。
【図３】本発明に係る燃料噴射ノズルの断面図。
【図４】本発明に係ＨＣ吸着触媒の特性線図。
【図５】本発明の第１実施例におけるパイロット噴射適
用による噴射率波形を示す特性線図。
【図６】本発明の第１実施例におけるパイロット噴射時
期とＨＣ排出量の関係を示す特性線図。
【図７】本発明の第１実施例におけるパイロット噴射時
期とスモーク排出量の関係を示す特性線図。
【図８】本発明に用いたＨＣ吸着触媒のＨＣ脱離量マッ
プ。
【図９】本発明に用いたＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量マッ
プ。
【図１０】本発明の第１実施例における制御フローチャ
ート。
【図１１】本発明の第２実施例に係る燃料噴射ノズルの
断面図。
【図１２】本発明の第２実施例におけるパイロット噴射
適用による噴射率波形を示す特性線図であって、燃料噴
射ノズル内のニードル弁のリフト量を示す説明図。
【図１３】本発明の第１実施例における制御フローチャ
ート。
【符号の説明】
２…機関本体 ４…コンロールユニット ６…コモンレール ８…燃料ポンプ １０…吸気通路 １２…排気通路 １４…過給器 １６…ＥＧＲバルブ １８…排気浄化触媒コンバータ ２０…ＨＣ吸着触媒（ＨＣ吸着材） ２２…ＮＯｘ浄化触媒（ＮＯｘトラップ材）
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ ３０１Ｅ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３８０Ｄ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３８０ ３８０Ｅ ３８５ ３８５ ３９５ ３９５ 41/04 ３８０Ｚ 41/04 ３８０ ３８５Ｚ ３８５ 43/00 ３０１Ｊ 43/00 ３０１ ３０１Ｔ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ Ｆターム(参考） 3G084 AA01 BA15 BA24 DA10 EB12 FA10 FA33 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AA28 AB02 AB06 AB09 AB10 BA00 BA03 BA14 BA15 BA19 BA31 BA32 BA33 CA26 CB02 CB03 DA01 DA02 DA03 DA05 DB06 DB10 EA01 EA07 EA15 EA16 FA02 FA04 FB02 FC02 FC07 GA16 GB01W GB01Z GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB07W HA10 HA18 HA20 HA47 HB05 HB06 3G301 HA02 HA11 HA13 JA26 MA11 MA19 MA23 MA28 NC04 NE11 PB03Z PE01Z PF03Z 4D048 AA06 AB03 AC02 CC38 DA01 DA20 EA04

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機関の排気通路に設けられ、排気ガス成
    分の変動によりＮＯｘのトラップと放出を行うＮＯｘト
    ラップ材とシリンダ内に燃料を噴射する際の噴射圧力と
    時期を自在に設定可能とする燃料噴射装置と、を備え、
    燃料のメイン噴射に先立ってパイロット噴射が行われる
    ディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、 上記パイロット噴射の噴射時期を変更可能な燃料噴射制
    御手段を備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置にお
    いて、 上記パイロット噴射の噴射時期を進角させる程、該パイ
    ロット噴射の燃料噴霧の到達距離を抑制することを特徴
    とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 上記ＮＯｘトラップ材は、排気ガス中の
    還元成分濃度が低いときにＮＯｘをトラップし、還元成
    分濃度が高いときにＮＯｘの放出を行うことを特徴とす
    る請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装
    置。
  3. 【請求項３】 上記ＮＯｘトラップ材の上流側にＨＣ吸
    着材を配置し、該ＨＣ吸着材のＨＣ吸着量が少なくなっ
    た際に、上記パイロット噴射の噴射時期が通常時よりも
    進角させられることを特徴とする請求項２に記載のディ
    ーゼルエンジンの排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 上記パイロット噴射の噴射時期を進角さ
    せる程、該パイロット噴射の燃料の噴射圧力を低下させ
    ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のデ
    ィーゼルエンジンの排気浄化装置。
  5. 【請求項５】 上記パイロット噴射の噴射時期を進角さ
    せる程、噴射ノズルの針弁のリフト量を小さく設定する
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のディ
    ーゼルエンジンの排気浄化装置。
  6. 【請求項６】 上記パイロット噴射の噴射時期を圧縮上
    死点前３０°以前に設定した際に、パイロット噴射の燃
    料噴霧の到達距離を抑制することを特徴とする請求項１
    〜５のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気浄化
    装置。
  7. 【請求項７】 機関の排気通路に設けられ、排気ガス中
    のＮＯｘの浄化を行うＮＯｘ浄化触媒と、 シリンダ内に燃料を噴射する際の噴射圧力と時期を自在
    に設定可能とする燃料噴射装置と、を備え、燃料のメイ
    ン噴射に先立ってパイロット噴射が行われるディーゼル
    エンジンの排気浄化装置であって、 上記パイロット噴射の噴射時期を変更可能な燃料噴射制
    御手段を備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置にお
    いて、 上記パイロット噴射の噴射時期を進角させる程、該パイ
    ロット噴射の燃料噴霧の到達距離を抑制することを特徴
    とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
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