JP2001289093A - 筒内噴射エンジンの排気制御装置 - Google Patents
筒内噴射エンジンの排気制御装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【課題】周期的にリッチ運転を行い、触媒の早期活性化
する。 【解決手段】燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射イン
ジェクタと前記燃焼室からの排気流路に排気浄化触媒
（触媒）を備えた筒内噴射エンジンの排気制御装置にお
いて、前記燃焼室内の空燃比を周期的にリッチにする。
する。 【解決手段】燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射イン
ジェクタと前記燃焼室からの排気流路に排気浄化触媒
（触媒）を備えた筒内噴射エンジンの排気制御装置にお
いて、前記燃焼室内の空燃比を周期的にリッチにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は筒内噴射エンジンの
排気制御装置に関し、特に触媒の早期活性化を実現する
排気制御装置に関する。
排気制御装置に関し、特に触媒の早期活性化を実現する
排気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、エンジンの排気は触媒により浄
化されている。しかしエンジン始動時などの触媒が活性
化していない場合は、排気がほとんど浄化されずに大気
中に放出されてしまう。そこで特開平11−294220号で
は、触媒の劣化溶解等の防止やさらなる排ガス浄化の早
期化を図り、また、適度な触媒加熱と、未燃焼ガス放出
防止を図る方法として、燃料噴射弁により筒内に直接燃
料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関において、前記内
燃機関の始動を検出する機関始動検出手段と、前記内燃
機関の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手
段により得られた検出値を、予め記憶させた所定値と比
較し、比較結果から機関が低温状態であるか否かを検出
する機関低温状態検出手段と、前記機関始動検出の出力
から、前記内燃機関の始動が検出され、かつ、前記機関
低温状態検出手段から機関低温状態が検出されたとき、
膨張行程または排気行程での燃料噴射は、噴射開始後所
定時間（または所定行程）の間のみに限定して行う制御
手段と、を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関
の燃料噴射制御装置が開示されている。また特開平11−
311139号において、多気筒機関の始動時に一部の気筒へ
の燃料供給を休止して触媒の早期活性化を実現する方法
として、複数の気筒を有する内燃機関の排気流路に配置
された排気浄化触媒と、前記内燃機関の冷間始動時に、
前記複数の気筒の内、一部の気筒をリッチ運転するとと
もに他の気筒をリーン運転するよう空燃比を制御する始
動時空燃比制御手段と、を備える多気筒内燃機関の空燃
比制御装置において、前記排気浄化装置の温度を検出す
る触媒温度検出手段を備え、前記始動時空燃比制御手段
は、前記内燃機関の冷間始動時に、前記触媒温度検出に
より検出された前記排気浄化触媒の温度が所定温度に達
成するまでは、該所定温度に達した以降に設定する空燃
比よりもリッチに空燃比を設定する、ことを特徴とする
多気筒内燃機関の空燃比制御装置が開示されている。
化されている。しかしエンジン始動時などの触媒が活性
化していない場合は、排気がほとんど浄化されずに大気
中に放出されてしまう。そこで特開平11−294220号で
は、触媒の劣化溶解等の防止やさらなる排ガス浄化の早
期化を図り、また、適度な触媒加熱と、未燃焼ガス放出
防止を図る方法として、燃料噴射弁により筒内に直接燃
料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関において、前記内
燃機関の始動を検出する機関始動検出手段と、前記内燃
機関の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手
段により得られた検出値を、予め記憶させた所定値と比
較し、比較結果から機関が低温状態であるか否かを検出
する機関低温状態検出手段と、前記機関始動検出の出力
から、前記内燃機関の始動が検出され、かつ、前記機関
低温状態検出手段から機関低温状態が検出されたとき、
膨張行程または排気行程での燃料噴射は、噴射開始後所
定時間（または所定行程）の間のみに限定して行う制御
手段と、を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関
の燃料噴射制御装置が開示されている。また特開平11−
311139号において、多気筒機関の始動時に一部の気筒へ
の燃料供給を休止して触媒の早期活性化を実現する方法
として、複数の気筒を有する内燃機関の排気流路に配置
された排気浄化触媒と、前記内燃機関の冷間始動時に、
前記複数の気筒の内、一部の気筒をリッチ運転するとと
もに他の気筒をリーン運転するよう空燃比を制御する始
動時空燃比制御手段と、を備える多気筒内燃機関の空燃
比制御装置において、前記排気浄化装置の温度を検出す
る触媒温度検出手段を備え、前記始動時空燃比制御手段
は、前記内燃機関の冷間始動時に、前記触媒温度検出に
より検出された前記排気浄化触媒の温度が所定温度に達
成するまでは、該所定温度に達した以降に設定する空燃
比よりもリッチに空燃比を設定する、ことを特徴とする
多気筒内燃機関の空燃比制御装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
11−294220号開示の発明では、シリンダ壁面やピストン
の温度が低い始動直後（スタータ停止後）に第２の噴射
を行うため、シリンダ面に向かって噴射された第２噴射
の燃料は、十分に気化することができず、燃焼が悪化
し、多量のＨＣやＣＯが排出されてしまう。また特開平
11−311139号開示の技術は、触媒がＨＣを酸化させる温
度２００℃に達する以前の方法については述べておら
ず、床下に触媒を設置する場合などは触媒温度が上がる
までの時間、大量のＨＣ，ＣＯが大気中に放出されるこ
とになる。
11−294220号開示の発明では、シリンダ壁面やピストン
の温度が低い始動直後（スタータ停止後）に第２の噴射
を行うため、シリンダ面に向かって噴射された第２噴射
の燃料は、十分に気化することができず、燃焼が悪化
し、多量のＨＣやＣＯが排出されてしまう。また特開平
11−311139号開示の技術は、触媒がＨＣを酸化させる温
度２００℃に達する以前の方法については述べておら
ず、床下に触媒を設置する場合などは触媒温度が上がる
までの時間、大量のＨＣ，ＣＯが大気中に放出されるこ
とになる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため鑑みなされたもので、排気ガスエネルギー
（排気温度）および排気ガスの可燃成分（ＨＣ，ＣＯ
等）を制御することで、触媒を早期活性化させる。よっ
て上記課題を解決するため、燃焼室に燃料を直接噴射す
る筒内噴射インジェクタと前記燃焼室からの排気流路に
排気浄化触媒（触媒）を備えた筒内噴射エンジンの排気
制御装置において、前記燃焼室内の空燃比を周期的にリ
ッチにする。または、前記触媒の温度を測定する触媒温
度測定手段を備え、触媒温度が所定値よりも低い場合に
は、燃焼室内の空燃比をリッチにする周期（リッチ周
期）を長くする。または、前記触媒温度測定手段を備
え、触媒温度が所定値よりも低い場合には、リッチにす
る燃焼室に噴射する燃料量を少なくする。または、前記
触媒温度測定手段を備え、触媒温度が所定値よりも低い
場合には、排気中のＣＯを増加させる。または、燃焼室
内に燃料を噴射する筒内噴射インジェクタと前記燃焼室
からの排気流路に触媒を備えた筒内噴射エンジンの排気
制御装置において、周期的に膨張行程から排気行程にお
いて１回以上の燃料噴射（副噴射）を行う。または、前
記触媒の温度を測定する触媒温度測定手段を備え、触媒
温度が所定値よりも低い場合には、副噴射を行う周期
（副噴射周期）を長くする。または、前記触媒温度測定
手段を備え、触媒温度が所定値よりも低い場合には、副
噴射の燃料量を少なくする。または、前記触媒温度測定
装置を備え、触媒温度が所定値よりも高い場合には前記
副噴射のタイミングを遅角させる。または、燃焼室内に
燃料を噴射する筒内噴射インジェクタと前記燃焼室から
の排気流路に触媒を備えた筒内噴射エンジンの排気制御
装置において、前記触媒の温度を測定する触媒温度測定
手段を備え、触媒温度が所定値よりも高い場合には周期
的に点火を禁止する。
決するため鑑みなされたもので、排気ガスエネルギー
（排気温度）および排気ガスの可燃成分（ＨＣ，ＣＯ
等）を制御することで、触媒を早期活性化させる。よっ
て上記課題を解決するため、燃焼室に燃料を直接噴射す
る筒内噴射インジェクタと前記燃焼室からの排気流路に
排気浄化触媒（触媒）を備えた筒内噴射エンジンの排気
制御装置において、前記燃焼室内の空燃比を周期的にリ
ッチにする。または、前記触媒の温度を測定する触媒温
度測定手段を備え、触媒温度が所定値よりも低い場合に
は、燃焼室内の空燃比をリッチにする周期（リッチ周
期）を長くする。または、前記触媒温度測定手段を備
え、触媒温度が所定値よりも低い場合には、リッチにす
る燃焼室に噴射する燃料量を少なくする。または、前記
触媒温度測定手段を備え、触媒温度が所定値よりも低い
場合には、排気中のＣＯを増加させる。または、燃焼室
内に燃料を噴射する筒内噴射インジェクタと前記燃焼室
からの排気流路に触媒を備えた筒内噴射エンジンの排気
制御装置において、周期的に膨張行程から排気行程にお
いて１回以上の燃料噴射（副噴射）を行う。または、前
記触媒の温度を測定する触媒温度測定手段を備え、触媒
温度が所定値よりも低い場合には、副噴射を行う周期
（副噴射周期）を長くする。または、前記触媒温度測定
手段を備え、触媒温度が所定値よりも低い場合には、副
噴射の燃料量を少なくする。または、前記触媒温度測定
装置を備え、触媒温度が所定値よりも高い場合には前記
副噴射のタイミングを遅角させる。または、燃焼室内に
燃料を噴射する筒内噴射インジェクタと前記燃焼室から
の排気流路に触媒を備えた筒内噴射エンジンの排気制御
装置において、前記触媒の温度を測定する触媒温度測定
手段を備え、触媒温度が所定値よりも高い場合には周期
的に点火を禁止する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１は本発明による筒内噴射
エンジンの排気制御装置の概略構成図である。排気制御
装置は大きく分けて、燃料系制御装置，空気系制御装
置，点火系制御装置の三つに分けられる。まず燃料系制
御装置を燃料の流れに沿って説明すると、燃料タンク５
から燃料ポンプ４により配送された燃料は筒内噴射イン
ジェクタ６の弁から直接燃焼室に噴射される。よって燃
料系制御装置では、燃料ポンプ４のフィード圧とインジ
ェクタ６の噴射弁を制御する。次に空気系制御装置の説
明をする。空気はピストン８が下がる時に生じる負圧に
より燃焼室内に吸入されるが、このとき吸入される空気
量は電制スロットル３の絞りや吸気バルブ１２および排
気バルブ１３のタイミングによって変わる。よって空気
系制御装置では、電制スロットル３の開度および吸気バ
ルブ１２および排気バルブ１３のタイミングを制御す
る。最後に点火系制御装置について説明する。点火系で
は燃焼室の可燃混合気を点火プラグ７からの火花によっ
て爆発させる。よって点火系制御装置では、点火プラグ
７の点火時期を制御する。なお以後の説明では図２に示
した４気筒エンジンを例にして説明する。図２において
スロットル（図示せず）から吸入された空気は吸気管に
より燃焼室１６に分配され、筒内インジェクタ１５から
噴射された燃料と混合し、燃焼後の排気は排気管１８に
取り付けられた触媒１９を通過して大気中に放出され
る。なお図２中の＃１，＃２，＃３，＃４はそれぞれ燃
焼室（気筒）番号を示しており、実施例では＃１，＃
３，＃４，＃２の順番に点火する。
施形態を詳細に説明する。図１は本発明による筒内噴射
エンジンの排気制御装置の概略構成図である。排気制御
装置は大きく分けて、燃料系制御装置，空気系制御装
置，点火系制御装置の三つに分けられる。まず燃料系制
御装置を燃料の流れに沿って説明すると、燃料タンク５
から燃料ポンプ４により配送された燃料は筒内噴射イン
ジェクタ６の弁から直接燃焼室に噴射される。よって燃
料系制御装置では、燃料ポンプ４のフィード圧とインジ
ェクタ６の噴射弁を制御する。次に空気系制御装置の説
明をする。空気はピストン８が下がる時に生じる負圧に
より燃焼室内に吸入されるが、このとき吸入される空気
量は電制スロットル３の絞りや吸気バルブ１２および排
気バルブ１３のタイミングによって変わる。よって空気
系制御装置では、電制スロットル３の開度および吸気バ
ルブ１２および排気バルブ１３のタイミングを制御す
る。最後に点火系制御装置について説明する。点火系で
は燃焼室の可燃混合気を点火プラグ７からの火花によっ
て爆発させる。よって点火系制御装置では、点火プラグ
７の点火時期を制御する。なお以後の説明では図２に示
した４気筒エンジンを例にして説明する。図２において
スロットル（図示せず）から吸入された空気は吸気管に
より燃焼室１６に分配され、筒内インジェクタ１５から
噴射された燃料と混合し、燃焼後の排気は排気管１８に
取り付けられた触媒１９を通過して大気中に放出され
る。なお図２中の＃１，＃２，＃３，＃４はそれぞれ燃
焼室（気筒）番号を示しており、実施例では＃１，＃
３，＃４，＃２の順番に点火する。
【０００６】請求項１記載の発明の実施例を燃料系の制
御ブロック（図３）とフローチャート（図４）を用いて
説明する。まず図３に示した制御ブロック図から説明す
ると、燃料量演算部１ではエンジン回転数およびアクセ
ル開度から必要なエンジントルクを演算し、空気量およ
び空燃比を元に燃焼室に供給する燃料量を決定する。燃
料量演算部２では触媒早期活性化のために、触媒温度を
元に燃料量補正を行う。最後に燃料量演算部３では燃圧
を元に燃料量補正を行い、筒内噴射インジェクタの燃料
噴射パルス幅を決定する。
御ブロック（図３）とフローチャート（図４）を用いて
説明する。まず図３に示した制御ブロック図から説明す
ると、燃料量演算部１ではエンジン回転数およびアクセ
ル開度から必要なエンジントルクを演算し、空気量およ
び空燃比を元に燃焼室に供給する燃料量を決定する。燃
料量演算部２では触媒早期活性化のために、触媒温度を
元に燃料量補正を行う。最後に燃料量演算部３では燃圧
を元に燃料量補正を行い、筒内噴射インジェクタの燃料
噴射パルス幅を決定する。
【０００７】次に、図３の制御ブロックで決定された燃
料量を噴射する方法を図４のフローチャートを用いて説
明する。まずステップＳ１ではリッチ周期を設定する。
次にステップＳ２ではリッチ周期の変更があるか否かを
判別し、もし変更があればステップＳ６でタイマを起動
する。ステップＳ３ではタイマの値がリッチ周期よりも
長いか否かを判定し、もし長ければステップＳ４にすす
みリッチ運転をして，ステップＳ５でタイマを再起動す
る（タイマー値を０クリアする）。またステップ３にお
いて逆にタイマの値がリッチ周期よりも短い場合にはス
テップ７にすすみリーン運転する。図５に、図４のフロ
ーチャートに従いリッチ運転とリーン運転を行った結果
を示す。また図６には気筒一行程における燃料噴射タイ
ムチャートを示す（横軸が時間、縦軸が燃料量の積算
値）。図６の上から、吸気行程噴射によるリッチ運転
(ＣＡＳＥ１)，吸気行程噴射によるストイキ運転(ＣＡ
ＳＥ２)，圧縮行程噴射によるリーン運転（ＣＡＳＥ
３）である。一般にエンジン始動時には、始動性や燃焼
安定性を確保するため全ての気筒でＣＡＳＥ１のような
燃料噴射を行い、所定時間経過あるいは空燃比センサ活
性化後に触媒の浄化率が高いＣＡＳＥ２に移行する。し
かしこの方法ではＣＡＳＥ１時にリッチ運転にともない
大量に発生するＨＣやＣＯは酸素不足のため浄化でき
ず、そのまま大気中に排出されてしまう。本発明ではこ
の問題を解決するため、リッチ運転ではＣＡＳＥ１に示
した燃料噴射、リーン運転ではＣＡＳＥ３に示した燃料
噴射を行い、リッチ運転により排出されるＨＣやＣＯを
リーン運転により排出される酸素と反応させ浄化する。
またさらに、リッチ運転気筒の排気温度はリーン運転気
筒の排気温度よりも高いため、すべての気筒でリーン運
転を行った場合よりも、本実施例を実施した方が排気温
度は高い。
料量を噴射する方法を図４のフローチャートを用いて説
明する。まずステップＳ１ではリッチ周期を設定する。
次にステップＳ２ではリッチ周期の変更があるか否かを
判別し、もし変更があればステップＳ６でタイマを起動
する。ステップＳ３ではタイマの値がリッチ周期よりも
長いか否かを判定し、もし長ければステップＳ４にすす
みリッチ運転をして，ステップＳ５でタイマを再起動す
る（タイマー値を０クリアする）。またステップ３にお
いて逆にタイマの値がリッチ周期よりも短い場合にはス
テップ７にすすみリーン運転する。図５に、図４のフロ
ーチャートに従いリッチ運転とリーン運転を行った結果
を示す。また図６には気筒一行程における燃料噴射タイ
ムチャートを示す（横軸が時間、縦軸が燃料量の積算
値）。図６の上から、吸気行程噴射によるリッチ運転
(ＣＡＳＥ１)，吸気行程噴射によるストイキ運転(ＣＡ
ＳＥ２)，圧縮行程噴射によるリーン運転（ＣＡＳＥ
３）である。一般にエンジン始動時には、始動性や燃焼
安定性を確保するため全ての気筒でＣＡＳＥ１のような
燃料噴射を行い、所定時間経過あるいは空燃比センサ活
性化後に触媒の浄化率が高いＣＡＳＥ２に移行する。し
かしこの方法ではＣＡＳＥ１時にリッチ運転にともない
大量に発生するＨＣやＣＯは酸素不足のため浄化でき
ず、そのまま大気中に排出されてしまう。本発明ではこ
の問題を解決するため、リッチ運転ではＣＡＳＥ１に示
した燃料噴射、リーン運転ではＣＡＳＥ３に示した燃料
噴射を行い、リッチ運転により排出されるＨＣやＣＯを
リーン運転により排出される酸素と反応させ浄化する。
またさらに、リッチ運転気筒の排気温度はリーン運転気
筒の排気温度よりも高いため、すべての気筒でリーン運
転を行った場合よりも、本実施例を実施した方が排気温
度は高い。
【０００８】請求項２記載の発明の実施例を、図７のフ
ローチャートを用いて説明する。ステップＳ１１では触
媒温度の測定を行い、ステップＳ１２で触媒温度が所定
温度よりも高い場合は、ステップＳ１８にすすみリッチ
周期をＴＨとし、逆に低い場合はステップＳ１３にすす
みリッチ周期をＴＬとする（ただしＴＬ＞ＴＨ）。次に
ステップＳ１４ではリッチ周期の変更があるか否かを判
別し、もし変更があればステップＳ１９でタイマを起動
する。ステップＳ１５ではタイマの値がリッチ周期より
も長いか否かを判定し、もし長ければステップＳ１６に
すすみリッチ運転をして、ステップＳ１７でタイマを再
起動する（タイマー値を０に戻す）。一方ステップ１５
においてタイマの値がリッチ周期よりも短い場合には、
ステップ２０にすすみリーン運転する。図８に図７のフ
ローチャートに従いリッチ運転とリーン運転を行った結
果を示す。図８に示すように所定温度よりも低い場合
（低温）には、所定温度よりも高い場合（高温）に比べ
てリッチ運転を行う気筒の周期（リッチ周期）を長くす
る。このように、リッチ周期を変えることで、触媒温度
が低く触媒の反応量が少ない場合でもＨＣやＣＯが触媒
内で反応せずに大気中に放出されることを防止でき、ま
た触媒温度が高くＨＣやＣＯが反応する場合は、ＨＣや
ＣＯ量を増やすことで触媒反応量を多くし、さらに触媒
温度を上げる。
ローチャートを用いて説明する。ステップＳ１１では触
媒温度の測定を行い、ステップＳ１２で触媒温度が所定
温度よりも高い場合は、ステップＳ１８にすすみリッチ
周期をＴＨとし、逆に低い場合はステップＳ１３にすす
みリッチ周期をＴＬとする（ただしＴＬ＞ＴＨ）。次に
ステップＳ１４ではリッチ周期の変更があるか否かを判
別し、もし変更があればステップＳ１９でタイマを起動
する。ステップＳ１５ではタイマの値がリッチ周期より
も長いか否かを判定し、もし長ければステップＳ１６に
すすみリッチ運転をして、ステップＳ１７でタイマを再
起動する（タイマー値を０に戻す）。一方ステップ１５
においてタイマの値がリッチ周期よりも短い場合には、
ステップ２０にすすみリーン運転する。図８に図７のフ
ローチャートに従いリッチ運転とリーン運転を行った結
果を示す。図８に示すように所定温度よりも低い場合
（低温）には、所定温度よりも高い場合（高温）に比べ
てリッチ運転を行う気筒の周期（リッチ周期）を長くす
る。このように、リッチ周期を変えることで、触媒温度
が低く触媒の反応量が少ない場合でもＨＣやＣＯが触媒
内で反応せずに大気中に放出されることを防止でき、ま
た触媒温度が高くＨＣやＣＯが反応する場合は、ＨＣや
ＣＯ量を増やすことで触媒反応量を多くし、さらに触媒
温度を上げる。
【０００９】なお説明を容易にするため、図５および図
８ではエンジン回転数が同じ例を示したが、エンジン回
転数にもとづいてリッチ周期を調整する方が好ましい。
また図７ステップＳ１２において所定温度を複数設定
し、温度が低くいほどリッチ周期を長く設定するように
しても良い。また所定温度は、ＨＣまたはＣＯが触媒で
反応を始める温度であり、１００℃から２５０℃の間に
設定するのが好ましい。
８ではエンジン回転数が同じ例を示したが、エンジン回
転数にもとづいてリッチ周期を調整する方が好ましい。
また図７ステップＳ１２において所定温度を複数設定
し、温度が低くいほどリッチ周期を長く設定するように
しても良い。また所定温度は、ＨＣまたはＣＯが触媒で
反応を始める温度であり、１００℃から２５０℃の間に
設定するのが好ましい。
【００１０】請求項３記載の発明の実施例を図９のフロ
ーチャートをもちいて説明する。図９のフローチャート
は図３の燃料演算部２における、触媒温度による燃料補
正方法である。まずステップＳ３１では触媒温度を測定
し、ステップＳ３２で触媒温度が所定温度より大きけれ
ばステップＳ３４にすすみパターン２の燃料量を設定
し、所定温度よりも低ければステップＳ３３にすすみパ
ターン１の燃料量を設定する。図１０にパターン１の燃
料量とパターン２の燃料量の関係を示す。図１０に示し
たように、所定温度よりも低い場合（パターン１）はリ
ッチ気筒の燃料量を少なくするが、全気筒平均の燃料量
はストイキあるいはリーンにする。図１２に本発明の実
施例における触媒入り口近傍の空燃比を示す。ここに示
すように、リッチ運転を行ってもリーン運転の排気によ
り、触媒入り口の空燃比をリーンにする。このため触媒
温度が所定温度よりも低く、触媒反応量が少ない場合で
も、ＨＣやＣＯが触媒内で反応し、大気中に放出されな
い。一方触媒温度が所定温度よりも高い場合は、ＨＣや
ＣＯ量を増やすことで触媒反応量を多くし、触媒温度を
上げる。なお触媒が酸素吸着能力を持つ場合には、図１
２に示すようにリーン運転気筒に供給する燃料を増やし
て、パターン３のように触媒入り口の空燃比を一時的に
リッチにしてもよい。
ーチャートをもちいて説明する。図９のフローチャート
は図３の燃料演算部２における、触媒温度による燃料補
正方法である。まずステップＳ３１では触媒温度を測定
し、ステップＳ３２で触媒温度が所定温度より大きけれ
ばステップＳ３４にすすみパターン２の燃料量を設定
し、所定温度よりも低ければステップＳ３３にすすみパ
ターン１の燃料量を設定する。図１０にパターン１の燃
料量とパターン２の燃料量の関係を示す。図１０に示し
たように、所定温度よりも低い場合（パターン１）はリ
ッチ気筒の燃料量を少なくするが、全気筒平均の燃料量
はストイキあるいはリーンにする。図１２に本発明の実
施例における触媒入り口近傍の空燃比を示す。ここに示
すように、リッチ運転を行ってもリーン運転の排気によ
り、触媒入り口の空燃比をリーンにする。このため触媒
温度が所定温度よりも低く、触媒反応量が少ない場合で
も、ＨＣやＣＯが触媒内で反応し、大気中に放出されな
い。一方触媒温度が所定温度よりも高い場合は、ＨＣや
ＣＯ量を増やすことで触媒反応量を多くし、触媒温度を
上げる。なお触媒が酸素吸着能力を持つ場合には、図１
２に示すようにリーン運転気筒に供給する燃料を増やし
て、パターン３のように触媒入り口の空燃比を一時的に
リッチにしてもよい。
【００１１】請求項４記載の発明は、触媒温度が所定温
度よりも高い場合はＥＧＲ量を多くすることで実現でき
る。ＥＧＲ量を多くする方法としては、たとえば排気バ
ルブの位相を遅らせて吸気バルブとオーバーラップさせ
て内部ＥＧＲを増やす方法でも、排気バルブを通常より
も早く閉じる方法でも良い。図１３は触媒温度とＣＯ浄
化率およびＨＣ浄化率の関係を示したものであり、ＣＯ
がＨＣよりも低い温度から反応することを示している。
このＣＯの反応が発熱反応であることから、図１４に示
すように、触媒温度が低い場合はＣＯを増量し、触媒で
のＣＯの反応により発生する熱（反応熱）を利用して、
触媒を早期暖気する。
度よりも高い場合はＥＧＲ量を多くすることで実現でき
る。ＥＧＲ量を多くする方法としては、たとえば排気バ
ルブの位相を遅らせて吸気バルブとオーバーラップさせ
て内部ＥＧＲを増やす方法でも、排気バルブを通常より
も早く閉じる方法でも良い。図１３は触媒温度とＣＯ浄
化率およびＨＣ浄化率の関係を示したものであり、ＣＯ
がＨＣよりも低い温度から反応することを示している。
このＣＯの反応が発熱反応であることから、図１４に示
すように、触媒温度が低い場合はＣＯを増量し、触媒で
のＣＯの反応により発生する熱（反応熱）を利用して、
触媒を早期暖気する。
【００１２】一方触媒温度が所定温度よりも高い場合に
は、ＨＣも反応し、かつＨＣの反応熱がＣＯの反応熱よ
りも高い。よって図１４に示すように触媒温度が所定温
度よりも高い場合は、ＣＯよりもＨＣを増やした方が好
ましく、さらに触媒に入り口の空燃比をリーンにした方
が良い。
は、ＨＣも反応し、かつＨＣの反応熱がＣＯの反応熱よ
りも高い。よって図１４に示すように触媒温度が所定温
度よりも高い場合は、ＣＯよりもＨＣを増やした方が好
ましく、さらに触媒に入り口の空燃比をリーンにした方
が良い。
【００１３】請求項５記載の発明の実施例を図１５のフ
ローチャートを用いて説明する。ステップＳ４１で副噴
射を行う周期（副噴射周期）を設定する。次にステップ
Ｓ４２で副噴射周期が変更された場合はステップＳ４６
に進みタイマを起動する。ステップＳ４３ではタイマの
値とステップＳ４１で設定された副噴射周期と比較し、
タイマ値が副噴射周期よりも短い場合はステップＳ４７
にすすみ副噴射を禁止する。またステップＳ４３でタイ
マ値が副噴射周期よりも大きい場合はステップＳ４４に
進み、副噴射を許可し、ステップＳ４５に進みタイマ値
を０に戻し再起動する。図１６に、副噴射を行う燃焼室
に噴射される燃料量のタイムチャートを示す。また図１
７には本発明を実施した場合における各気筒の噴射信号
タイムチャートを示す。ここで主噴射と副噴射とは、図
１８に示すように、主噴射は噴射時期が吸気行程から圧
縮行程の間でエンジントルクを得るために行う噴射であ
り、副噴射は噴射時期が膨張行程から排気行程の間で、
排気温度上昇あるいは触媒活性剤（ＨＣやＣＯなど）の
供給のために行う噴射である。
ローチャートを用いて説明する。ステップＳ４１で副噴
射を行う周期（副噴射周期）を設定する。次にステップ
Ｓ４２で副噴射周期が変更された場合はステップＳ４６
に進みタイマを起動する。ステップＳ４３ではタイマの
値とステップＳ４１で設定された副噴射周期と比較し、
タイマ値が副噴射周期よりも短い場合はステップＳ４７
にすすみ副噴射を禁止する。またステップＳ４３でタイ
マ値が副噴射周期よりも大きい場合はステップＳ４４に
進み、副噴射を許可し、ステップＳ４５に進みタイマ値
を０に戻し再起動する。図１６に、副噴射を行う燃焼室
に噴射される燃料量のタイムチャートを示す。また図１
７には本発明を実施した場合における各気筒の噴射信号
タイムチャートを示す。ここで主噴射と副噴射とは、図
１８に示すように、主噴射は噴射時期が吸気行程から圧
縮行程の間でエンジントルクを得るために行う噴射であ
り、副噴射は噴射時期が膨張行程から排気行程の間で、
排気温度上昇あるいは触媒活性剤（ＨＣやＣＯなど）の
供給のために行う噴射である。
【００１４】なお本実施例では副噴射を行わない気筒が
あるため、副噴射の燃料は酸素と十分に反応させる事が
できる。また副噴射によるリッチ運転はトルクにほとん
ど影響しないため、点火時期制御による複雑なトルク補
償を必要としない。
あるため、副噴射の燃料は酸素と十分に反応させる事が
できる。また副噴射によるリッチ運転はトルクにほとん
ど影響しないため、点火時期制御による複雑なトルク補
償を必要としない。
【００１５】請求項６記載の発明の実施例を図１９のフ
ローチャートを用いて説明する。ステップＳ５１では触
媒温度の測定を行い、ステップＳ５２で測定した温度が
所定温度よりも高い場合は、ステップＳ５８にすすみ副
噴射周期をＴＨＨとし、逆に低い場合はステップＳ５３
にすすみ副噴射周期をＴＬＬとする（ただしＴＬＬ＞Ｔ
ＨＨ）。次にステップＳ５４では副噴射周期の変更があ
るか否かを判別し、もし変更があればステップＳ５９で
タイマを起動する。ステップＳ５５ではタイマの値が副
噴射周期よりも長いか否かを判定し、もし長ければステ
ップＳ５６にすすみ副噴射を許可して，ステップＳ５７
でタイマを再起動する（タイマー値を０に戻す）。また
ステップ５５において逆にタイマの値が副噴周期よりも
短い場合にはステップ６０にすすみ副噴射を禁止する。
図２０に本実施例の燃料噴射信号タイムチャートを示
す。
ローチャートを用いて説明する。ステップＳ５１では触
媒温度の測定を行い、ステップＳ５２で測定した温度が
所定温度よりも高い場合は、ステップＳ５８にすすみ副
噴射周期をＴＨＨとし、逆に低い場合はステップＳ５３
にすすみ副噴射周期をＴＬＬとする（ただしＴＬＬ＞Ｔ
ＨＨ）。次にステップＳ５４では副噴射周期の変更があ
るか否かを判別し、もし変更があればステップＳ５９で
タイマを起動する。ステップＳ５５ではタイマの値が副
噴射周期よりも長いか否かを判定し、もし長ければステ
ップＳ５６にすすみ副噴射を許可して，ステップＳ５７
でタイマを再起動する（タイマー値を０に戻す）。また
ステップ５５において逆にタイマの値が副噴周期よりも
短い場合にはステップ６０にすすみ副噴射を禁止する。
図２０に本実施例の燃料噴射信号タイムチャートを示
す。
【００１６】請求項７記載の発明の実施例を図２１のフ
ローチャートを用いて説明する。まずステップＳ７１で
は触媒温度を測定し、ステップＳ７２で触媒温度が所定
温度より大きければステップＳ７４にすすみ副噴射２の
燃料量を設定し、所定温度よりも低ければステップＳ７
３にすすみ副噴射１の燃料量を設定する。副噴射１およ
び副噴射２は図２２に示すように低温時の方が高温時よ
りも噴射パルス幅を短くする。
ローチャートを用いて説明する。まずステップＳ７１で
は触媒温度を測定し、ステップＳ７２で触媒温度が所定
温度より大きければステップＳ７４にすすみ副噴射２の
燃料量を設定し、所定温度よりも低ければステップＳ７
３にすすみ副噴射１の燃料量を設定する。副噴射１およ
び副噴射２は図２２に示すように低温時の方が高温時よ
りも噴射パルス幅を短くする。
【００１７】請求項８記載の発明の実施例を図２３のフ
ローチャートを用いて説明する。ステップＳ８１で触媒
温度を測定し、ステップＳ８２で触媒温度が所定温度よ
り高ければステップＳ８４に進み副噴射のタイミングを
遅角させ、ステップＳ８３で遅角した副噴射のタイミン
グを設定する。図２４に、本実施例の副噴射を行う燃焼
室における燃料積算値のタイムチャート（ＣＡＳＥ５）
を示す。図２４中の点線は触媒温度が所定値よりも低い
場合における燃料積算値のタイムチャートである。また
遅角された噴射時期はＡＴＤＣ７０度からＡＴＤＣ２５
０度の間が良い。
ローチャートを用いて説明する。ステップＳ８１で触媒
温度を測定し、ステップＳ８２で触媒温度が所定温度よ
り高ければステップＳ８４に進み副噴射のタイミングを
遅角させ、ステップＳ８３で遅角した副噴射のタイミン
グを設定する。図２４に、本実施例の副噴射を行う燃焼
室における燃料積算値のタイムチャート（ＣＡＳＥ５）
を示す。図２４中の点線は触媒温度が所定値よりも低い
場合における燃料積算値のタイムチャートである。また
遅角された噴射時期はＡＴＤＣ７０度からＡＴＤＣ２５
０度の間が良い。
【００１８】請求項９記載の発明の実施例を図２５のフ
ローチャートを用いて説明する。ステップＳ９１で触媒
温度を測定し、ステップＳ９２で触媒温度が所定温度よ
りも高い場合はステップＳ９６に進みタイマを起動す
る。ステップＳ９３ではタイマの値と点火を禁止する周
期（点禁周期）と比較し、タイマ値が点禁周期よりも大
きい場合はステップＳ９４に進み点火を禁止する、ステ
ップＳ９５に進みタイマ値を０に戻す。一方、ステップ
Ｓ９２で触媒温度が所定温度よりも低い場合は、ステッ
プＳ９７にすすみ点火を許可する。図２６に本実施例の
タイミングチャートを示す。
ローチャートを用いて説明する。ステップＳ９１で触媒
温度を測定し、ステップＳ９２で触媒温度が所定温度よ
りも高い場合はステップＳ９６に進みタイマを起動す
る。ステップＳ９３ではタイマの値と点火を禁止する周
期（点禁周期）と比較し、タイマ値が点禁周期よりも大
きい場合はステップＳ９４に進み点火を禁止する、ステ
ップＳ９５に進みタイマ値を０に戻す。一方、ステップ
Ｓ９２で触媒温度が所定温度よりも低い場合は、ステッ
プＳ９７にすすみ点火を許可する。図２６に本実施例の
タイミングチャートを示す。
【００１９】以上の実施例では、触媒温度を触媒温度セ
ンサにより測定していたが、触媒温度を推定値に置き換
えても良い。またリッチ運転を燃料量により行う方法に
ついて述べたが、空気量制御（可変バルブあるいはスロ
ットル制御）により実現しても良い。また請求項１―４
の発明においてリッチ運転気筒を二つ連続にしたり、リ
ッチ運転気筒の燃料量を連続的かつ周期的に減らしたり
増やしたりしても良い。
ンサにより測定していたが、触媒温度を推定値に置き換
えても良い。またリッチ運転を燃料量により行う方法に
ついて述べたが、空気量制御（可変バルブあるいはスロ
ットル制御）により実現しても良い。また請求項１―４
の発明においてリッチ運転気筒を二つ連続にしたり、リ
ッチ運転気筒の燃料量を連続的かつ周期的に減らしたり
増やしたりしても良い。
【００２０】
【発明の効果】本発明を実施することにより排気温度が
上昇（または低下せず）、かつ排気ガスの可燃成分（Ｈ
Ｃ，ＣＯ等）を触媒で燃焼させることにより、触媒が早
期活性化し、排気（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等）が低減する
という効果が得られる。
上昇（または低下せず）、かつ排気ガスの可燃成分（Ｈ
Ｃ，ＣＯ等）を触媒で燃焼させることにより、触媒が早
期活性化し、排気（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等）が低減する
という効果が得られる。
【００２１】すなわち請求項１〜３の発明では、リッチ
運転により排出されるＨＣやＣＯをリーン運転により排
出される酸素により浄化し、かつリッチ運転を行うので
排気温度も低くならないという効果があり、かつ触媒温
度が低く触媒の反応量が少ない場合でもＨＣやＣＯが触
媒内で反応せずに大気中に放出されることを防止でき、
また触媒温度が高くＨＣやＣＯが反応する場合は、さら
に触媒温度を上げられるという効果がある。また請求項
４の発明では触媒でのＣＯの反応により発生する熱（反
応熱）を利用して、触媒温度を上げる事ができる。また
請求項６〜８の発明では、点火時期制御による複雑なト
ルク補償を必要としないで、副噴射により排かつ触媒温
度が低く触媒の反応量が少ない場合でもＨＣやＣＯが触
媒内で反応せずに大気中に放出されることを防止でき、
また触媒温度が高くＨＣやＣＯが反応する場合は、さら
に触媒温度を上げられるという効果がある。また請求項
９の発明では、ＨＣを触媒内で燃やすことで触媒をさら
に活性化させる効果がある。
運転により排出されるＨＣやＣＯをリーン運転により排
出される酸素により浄化し、かつリッチ運転を行うので
排気温度も低くならないという効果があり、かつ触媒温
度が低く触媒の反応量が少ない場合でもＨＣやＣＯが触
媒内で反応せずに大気中に放出されることを防止でき、
また触媒温度が高くＨＣやＣＯが反応する場合は、さら
に触媒温度を上げられるという効果がある。また請求項
４の発明では触媒でのＣＯの反応により発生する熱（反
応熱）を利用して、触媒温度を上げる事ができる。また
請求項６〜８の発明では、点火時期制御による複雑なト
ルク補償を必要としないで、副噴射により排かつ触媒温
度が低く触媒の反応量が少ない場合でもＨＣやＣＯが触
媒内で反応せずに大気中に放出されることを防止でき、
また触媒温度が高くＨＣやＣＯが反応する場合は、さら
に触媒温度を上げられるという効果がある。また請求項
９の発明では、ＨＣを触媒内で燃やすことで触媒をさら
に活性化させる効果がある。
【図１】筒内噴射エンジンの排気制御装置の概略構成図
１。
１。
【図２】筒内噴射エンジンの排気制御装置の概略構成図
２。
２。
【図３】燃料系の制御ブロック図。
【図４】実施形態１のフローチャート。
【図５】実施形態１の結果。
【図６】燃料噴射量のタイムチャート１。
【図７】実施形態２のフローチャート。
【図８】実施形態２の結果。
【図９】実施形態３のフローチャート。
【図１０】実施形態３の燃料噴射パターン（その１）。
【図１１】実施形態３の結果。
【図１２】実施形態３の燃料噴射パターン（その２）。
【図１３】触媒温度と浄化率。
【図１４】実施形態４の結果。
【図１５】実施形態５のフローチャート。
【図１６】副噴射の燃料噴射タイムチャート。
【図１７】実施形態５の噴射信号タイムチャート。
【図１８】主噴射および副噴射の概念図。
【図１９】実施形態６のフローチャート。
【図２０】実施形態６の噴射信号タイムチャート。
【図２１】実施形態７のフローチャート。
【図２２】実施形態７の副噴射パルス。
【図２３】実施形態８のフローチャート。
【図２４】実施形態８の燃料噴射信号。
【図２５】実施形態９のフローチャート。
【図２６】実施形態９の点火タイミングチャート。
１…ＥＣＵ、２…エアフローメータ、３…電制スロット
ル、４…燃料ポンプ、５…燃料タンク、６…筒内噴射イ
ンジェクタ、７…点火プラグ、８…ピストン、９…空燃
比センサ、１０…触媒温度センサ、１１…排気浄化触
媒、１２…吸気バルブ、１３…排気バルブ、１４…吸気
管、１５…筒内噴射インジェクタ、１６…燃焼室（気
筒）、１７…エンジンブロック、１８…排気管、１９…
排気浄化触媒。
ル、４…燃料ポンプ、５…燃料タンク、６…筒内噴射イ
ンジェクタ、７…点火プラグ、８…ピストン、９…空燃
比センサ、１０…触媒温度センサ、１１…排気浄化触
媒、１２…吸気バルブ、１３…排気バルブ、１４…吸気
管、１５…筒内噴射インジェクタ、１６…燃焼室（気
筒）、１７…エンジンブロック、１８…排気管、１９…
排気浄化触媒。
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/34 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｅ ３０１Ｊ 43/00 ３０１ ３０１Ａ ３０１Ｔ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ １０１Ａ １０１Ｂ １０３Ｂ (72)発明者 野木 利治 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 白石 拓也 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 徳安 昇 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 3G084 BA09 BA13 BA15 BA16 DA10 FA07 FA10 FA27 FA29 3G091 AA11 AA13 AA17 AA24 AA28 BA03 BA32 CA18 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA08 DB10 EA01 EA05 EA07 EA18 EA30 EA34 FA02 FA04 FB02 FB10 FB11 FB12 FC07 HA36 HA39 HB05 3G301 HA01 HA04 JA00 JA26 LA03 LB04 MA01 MA11 MA18 MA26 NE06 NE12 NE13 NE23 PA01Z PD03Z PD12Z PE01Z PF03Z 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 AB07 AC02 CC38 CC61 DA01 DA02 DA03 DA08 DA10 DA13 DA20
Claims (9)
- 【請求項１】燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射イン
ジェクタと前記燃焼室からの排気流路に排気を浄化する
為の触媒を備えた筒内噴射エンジンの排気制御装置にお
いて、前記燃焼室内の空燃比を周期的にリッチにするこ
とを特徴とする筒内噴射エンジンの排気制御装置。 - 【請求項２】前記触媒の温度を測定する触媒温度測定手
段を備え、触媒温度が所定値よりも低い場合には、燃焼
室内の空燃比をリッチにする周期（リッチ周期）を長く
することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射エンジン
の排気制御装置。 - 【請求項３】前記触媒の温度を測定する触媒温度測定手
段を備え、触媒温度が所定値よりも低い場合には、燃焼
室に噴射する燃料量を少なくすることによってリッチに
する度合いを低くすることを特徴とする請求項１記載の
筒内噴射エンジンの排気制御装置。 - 【請求項４】前記触媒温度測定手段を備え、触媒温度が
所定値よりも低い場合には、排気中のＣＯを増加させる
燃焼制御を実施することを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載の筒内噴射エンジンの排気制御装置。 - 【請求項５】燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射インジ
ェクタと前記燃焼室からの排気流路に触媒を備えた筒内
噴射エンジンの排気制御装置において、機関の出力を得
る為の主燃料を噴射する主噴射後の、膨張行程から排気
行程において１回以上の副燃料噴射を行うことを特徴と
する筒内噴射エンジンの排気制御装置。 - 【請求項６】前記触媒の温度を測定する触媒温度測定手
段を備え、触媒温度が所定値よりも低い場合には、副噴
射を行う周期を長くすることを特徴とする請求項５記載
の筒内噴射エンジンの排気制御装置。 - 【請求項７】前記触媒の温度を測定する触媒温度測定手
段を備え、触媒温度が所定値よりも低い場合には、副噴
射の燃料量を少なくすることを特徴とする請求項５記載
の筒内噴射エンジンの排気制御装置。 - 【請求項８】前記触媒の温度を測定する触媒温度測定手
段を備え、触媒温度が所定値よりも高い場合には前記副
噴射のタイミングを遅角させることを特徴とする請求項
５記載の筒内噴射エンジンの排気制御装置。 - 【請求項９】燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射インジ
ェクタと前記燃焼室からの排気流路に触媒を備えた筒内
噴射エンジンの排気制御装置において、前記触媒の温度
を測定する触媒温度測定手段を備え、触媒温度が所定値
よりも高い場合には周期的に点火を禁止することを特徴
とする筒内噴射エンジンの排気制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000101178A JP2001289093A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 筒内噴射エンジンの排気制御装置 |
| US09/793,402 US6957529B2 (en) | 2000-03-31 | 2001-02-27 | Emission control device for cylinder fuel injection engine |
| EP01107499A EP1138897A3 (en) | 2000-03-31 | 2001-03-29 | Emission control device for cylinder fuel injection engine |
| US10/066,760 US6865880B2 (en) | 2000-03-31 | 2002-02-06 | Emission control device for cylinder fuel injection engine |
| US10/066,698 US20020069641A1 (en) | 2000-03-31 | 2002-02-06 | Emission control device for cylinder fuel injection engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000101178A JP2001289093A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 筒内噴射エンジンの排気制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001289093A true JP2001289093A (ja) | 2001-10-19 |
Family
ID=18615269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000101178A Pending JP2001289093A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 筒内噴射エンジンの排気制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US6957529B2 (ja) |
| EP (1) | EP1138897A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001289093A (ja) |
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| JP2008274800A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Denso Corp | 空燃比制御装置及びエンジン制御システム |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2004059151A1 (de) * | 2002-12-30 | 2004-07-15 | Volkswagen Ag | Verfahren und vorrichtung zur einstellung eines kraftstoff/luftverhältnisses für eine brennkraftmaschine |
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| JP4501720B2 (ja) * | 2004-05-12 | 2010-07-14 | 株式会社デンソー | 内燃機関の排気浄化装置 |
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