JP2002097986A - 燃料噴射方法 - Google Patents

燃料噴射方法

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JP2002097986A JP2001221619A JP2001221619A JP2002097986A JP 2002097986 A JP2002097986 A JP 2002097986A JP 2001221619 A JP2001221619 A JP 2001221619A JP 2001221619 A JP2001221619 A JP 2001221619A JP 2002097986 A JP2002097986 A JP 2002097986A
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ロミュアルド ショウモウ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】自動車の減速過程においても、排気ガスの温度
を維持または増加させるために所定の燃料量を噴射する
ことを可能にし、排気ガス処理装置の再生を可能にす
る、燃料噴射方法を提供する。 【解決手段】エンジン１２の少なくとも１つのシリンダ
への燃料噴射方法において、排気ガスＧの処理装置１６
が再生過程で、エンジンがエンジンブレーキの過程であ
る時に、所定の燃料量Ｑがシリンダ内におけるガスの圧
縮後にシリンダの中へ噴射され、所定の燃料量Ｑの少な
くとも一部が、酸化触媒２０の下流における排気ガスＧ
の温度を維持または上昇するために、エンジン１２と排
気ガスＧの処理装置１６との間に配置された酸化触媒２
０の中で燃焼されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの少なく
とも１つのシリンダへの燃料噴射方法に関する。本発明
は、特に、フィルタの中に蓄えられた微粒子を燃焼させ
ることによって再生する微粒子フィルタまたは窒素酸化
物トラップのように、排気ガス処置装置を再生させるた
めに、特にディーゼルエンジンまたは希薄な混合比のガ
ソリンエンジンの、少なくとも１つのシリンダへ燃料噴
射を実施する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジン及びある種のガソリ
ンエンジンは、微粒子及び窒素酸化物のような汚染物質
を発生する。
【０００３】これらの汚染物質の放出を減少させること
を可能にする排気ガス処理装置が知られている。
【０００４】特に、ある方法は、微粒子フィルタと呼ば
れるフィルタによって微粒子を濾過すること、または窒
素酸化物を窒素酸化物トラップの中に捕捉することから
なる。後者すなわち窒素酸化物トラップは詰まるので、
周期的に再生することが必要である。
【０００５】例えば、微粒子の燃焼を引き起こすために
は、微粒子の温度を、約５５０℃である着火温度にする
必要がある。しかしながら、ディーゼルエンジンの排気
ガスは、殆どこの温度には達せず、例えば市街地におい
ては、排気ガスの温度は、１５０〜２５０℃の間で変化
する。従って、排気ガス処理装置の再生過程の際には、
排気ガスの温度が微粒子フィルタの中の微粒子の着火温
度に達するように、排気ガスの温度を特に上昇させる必
要がある。
【０００６】このための、異なった複数の装置が提案さ
れている。
【０００７】電気抵抗による加熱装置、特に加熱グリル
による加熱装置は、排気ガスの温度をフィルタの中の微
粒子の燃焼を生じさせるのに十分な値にすることを可能
にする。しかしながら、この装置は、常時は供給するこ
とが不可能な大電気出力を必要とする。その上、この装
置は排気ラインの概念を複雑にする。
【０００８】他の装置は、少なくとも１つの燃焼室の中
へ、後噴射すなわち主に遅延された噴射の形で追加の燃
料量を噴射することによって排気ガスの温度を上昇させ
ることを提案している。この追加された燃料量の一部は
本質的に排気ガスの温度の増加を生じさせながら燃焼す
るが、追加された燃料量の残部は一酸化炭素ＣＯや炭化
水素ＨＣのような酸化微粒子生成物に変換される。
【０００９】排気ガスの温度の増加は、追加された燃料
量の遅い燃焼によってもたらされ、これは、エンジンに
追加の機械エネルギと、燃焼によって開放された熱とを
供給する。
【００１０】また、温度の上昇は、排気ガス処理装置の
上流の排気ラインの中に位置する酸化触媒における発熱
反応の間における、一酸化炭素ＣＯと追加の炭化水素Ｈ
Ｃの酸化によっても引き起こされる。
【００１１】これらの装置は、エンジンが正のトルク、
すなわち自動車を駆動するトルクを供給することを必要
とするが、このことは常に成り立つものではない。
【００１２】自動車がある環境、特に都会で運行される
場合には、エンジンは、正のトルクを供給することを要
する加速と、エンジンブレーキと呼ばれる負のトルクを
供給することを要する減速との、相次いで起こる過程か
らなるサイクルに従って機能する。
【００１３】減速過程においては、燃焼室への燃料の噴
射は遮断される。従って、この過程間には、排気ガスの
温度を維持または上昇させることは不可能である。そこ
で、排気ガス処理装置の効果は減少する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の燃
料噴射方法においては、自動車の減速過程間には、排気
ガスの温度を維持または増加させるための追加の燃料量
を噴射することができないという問題があった。
【００１５】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、自動車の減速過程においても、排気ガスの
温度を維持または上昇させるために所定の燃料量を噴射
することを可能にし、排気ガス処理装置の再生を可能に
する、燃料噴射方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、エンジンの少なくとも１つのシ
リンダへの燃料噴射方法において、排気ガスの処理装置
が再生過程で、エンジンがエンジンブレーキの過程であ
る時に、所定の燃料量が上記シリンダ内におけるガスの
圧縮後に上記シリンダの中へ噴射され、上記所定の燃料
量の少なくとも一部が、酸化触媒の下流における上記排
気ガスの温度を維持または上昇するために、上記エンジ
ンと上記排気ガスの上記処理装置との間に配置された上
記酸化触媒の中で燃焼されることを特徴とする。
【００１７】この場合、噴射される上記所定の燃料量の
決定は、上記エンジンの動作点に少なくとも部分的に依
存することを特徴とする。
【００１８】またこの場合、噴射される上記所定の燃料
量の決定は、上記酸化触媒の特性に少なくとも部分的に
依存することを特徴とする。
【００１９】またこの場合、噴射される上記所定の燃料
量の決定は、上記所定の燃料量の燃焼の際における上記
酸化触媒の温度に少なくとも部分的に依存することを特
徴とする。
【００２０】またこの場合、噴射される上記所定の燃料
量の決定は、上記酸化触媒の熱効率に少なくとも部分的
に依存することを特徴とする。
【００２１】またこの場合、上記所定の燃料量の噴射
は、ピストンの上死点通過後からクランク軸の回転角度
で少なくとも３０°遅延して開始されることを特徴とす
る。
【００２２】またこの場合、上記所定の燃料量の噴射
は、上記シリンダの最後の排気弁の閉鎖の前に終了され
ることを特徴とする。
【００２３】またこの場合、上記再生過程において、上
記酸化触媒の温度が、上記所定の燃料量を少なくとも部
分的に燃焼させるのに不充分の時には、上記酸化触媒を
加熱するために、追加の加熱手段を起動することを特徴
とする。
【００２４】またこの場合、上記排気ガスの上記処理装
置は、微粒子フィルタを含んでなることを特徴とする。
【００２５】またこの場合、上記排気ガスの上記処理装
置は、窒素酸化物トラップを含んでなることを特徴とす
る。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明のその他の特徴と利点は、
理解のために添付図面を参照する以下の詳細な説明を読
むことによって明らかとなるであろう。
【００２７】図１は、エンジン１２の排気ガス処理装置
１０を示す。エンジン１２は、ディーゼルエンジンまた
は燃料直噴射エンジンのように希薄な混合比の燃料で作
動するガソリンエンジンである。
【００２８】排気ライン１４は、エンジン１２の排気ガ
スＧの大気中への排出を可能にする。排気ガスＧを浄化
するための排気ガス処理装置１０は、排気ライン１４の
中に配置されている。排気ガス処理装置１０は、主とし
てチャンバー１８の中に配置された処理装置１６からな
る。
【００２９】処理装置１６は、例えば、微粒子フィルタ
と窒素酸化物トラップの少なくとも一方であり得る。
【００３０】以下の説明においては、例として、処理装
置１６が微粒子フィルタである場合について記載する。
【００３１】酸化触媒２０が、処理装置１６の上流の排
気ライン１４の中に設けられている。
【００３２】処理装置１６は、望ましくは、処理装置１
６の温度の上昇または維持を助長するために、酸化触媒
２０と処理装置１６との間の排気ガスＧの熱損失が最小
化するように、酸化触媒２０の直近の下流に配置する。
【００３３】有利には、処理装置１６を触媒を浸透させ
た触媒層で覆う。
【００３４】処理装置１６は、排気ガスＧの流入面と流
出面とを有する。処理装置１６は、例えば、入口で隣接
して交互に閉鎖、開口され、逆に出口で隣接して交互に
開口、閉鎖された、複数の導管からなる。処理装置１６
の壁は、多孔質である。
【００３５】エンジン１２への燃料噴射は、エンジンの
燃焼室への燃料噴射規則の管理を可能にする電子制御装
置２２によって制御される。
【００３６】圧力センサ及び温度センサのような測定手
段２４が、排気ライン１４に配置され、電子制御装置２
２へ接続されている。
【００３７】現在の技術による排気ガス処理装置１０の
機能は次のとおりである。
【００３８】エンジン１２から排出される排気ガスＧ
は、排気ライン１４の中へ送られる。
【００３９】排気ガスＧに含まれる微粒子は、チャンバ
ー１８の中を通過する際に、処理装置１６によって捕捉
される。
【００４０】処理装置１６の中に捕捉された微粒子は、
再生過程間に周期的に燃やされる。
【００４１】測定手段２４は、処理装置１６の充填レベ
ルを表す情報を電子制御装置２２へ伝達する。
【００４２】電子制御装置２２は、例えば微粒子フィル
タの充填レベルとエンジンの動作点（le point de fonc
tionnement du moteur）とを計算に入れて、再生過程を
始動させる。
【００４３】処理装置１６の再生には、排気ガスの温度
が、微粒子の着火温度、すなわち５５０℃に等しいかそ
れ以上の温度に達することが必要である。従って、ある
場合には、再生過程を助長するために微粒子の着火温度
を低下させるか、あるいは排気ガスの温度を上昇させる
必要がある。
【００４４】複数の解決策が、独立にまたは併用して利
用可能である。
【００４５】特殊な化学的な添加物を燃料に追加するこ
とによって、微粒子の反応速度を増し、その結果、微粒
子フィルタにおける着火温度を低下させることが可能で
ある。
【００４６】また、処理装置１６を、微粒子の着火温度
を低下させることが可能な、触媒層と呼ばれる、触媒を
浸透させた層で覆うことができる。例えば、微粒子フィ
ルタによって支持された金属触媒の使用が考えられる。
【００４７】更に、処理装置１６の上流に配置された酸
化触媒２０は、炭化水素ＨＣの不完全燃焼物と一酸化炭
素ＣＯとを、酸素を伴う酸化作用によって二酸化炭素Ｃ
Ｏ２に変換することを可能にする。この酸化反応は発熱
反応であり、排気ガスＧの温度上昇に寄与する。
【００４８】処理装置１６の上流の排気ガスＧの温度が
微粒子の着火温度以下である場合に処理装置１６を再生
する必要がある場合には、一時的に他の解決策が利用さ
れる。それは後噴射、すなわちエンジンが正のトルクを
供給することを要する場合に排気ガスを加熱するために
利用される遅延された燃料の噴射である。
【００４９】しかしながら、この方法は、自動車が減速
過程にあって、自動車を減速させるるためにエンジンが
負の抵抗トルクすなわちエンジンブレーキを供給するこ
とを要する場合には使用することができない。
【００５０】本発明は、処理装置１６が再生過程で、エ
ンジンがエンジンブレーキを必要とする自動車の減速過
程にある時に、追加燃料量である所定の燃料量Ｑを、少
なくとも１つのシリンダへ、シリンダ内におけるガスの
圧縮後に噴射することを提案する。
【００５１】この所定の燃料量Ｑは、燃焼室の内部で燃
焼することはなく、エンジンのトルクの増加をもたらす
ことはない。所定の燃料量Ｑは、排気ガスＧと共にシリ
ンダから酸化触媒２０へ向かって排出される。
【００５２】次いで、所定の燃料量Ｑは、酸化触媒２０
の中で、少なくとも部分的に燃焼され、酸化触媒２０の
温度が所定の温度上昇分だけ上昇する。
【００５３】この所定の温度上昇分は、約２５０℃であ
る。
【００５４】処理装置１６が再生過程にあって、酸化触
媒２０の温度が所定の値以下である場合には、酸化触媒
２０の中に設けることが可能な加熱電気抵抗のような追
加の加熱手段を、加熱のために起動してもよい。
【００５５】一般に、所定の燃料量Ｑの噴射の開始は、
ピストンの上死点通過後から少なくともクランク軸の回
転角度で３０°遅らせる。所定の燃料量Ｑの噴射の終り
は、対応するシリンダの最後の排気弁の閉鎖の前でなけ
ればならない。
【００５６】図２に示すように、所定の燃料量Ｑは、望
ましくは、クランク軸の回転角度が上死点に対して３０
°〜６０°遅れた時に噴射される。
【００５７】酸化触媒２０の出口における排気ガスＧの
温度上昇をもたらすための所定の燃料量Ｑは、エンジン
１２の各シリンダについて、約５〜１５ｍｍ３である。
【００５８】所定の燃料量Ｑは、エンジンの動作点や酸
化触媒２０の特性の少なくとも１つのような、複数のパ
ラメータの関数として決定される。
【００５９】酸化触媒２０の熱効率は、処理装置１６を
再生するのに要する、処理装置１６の入口における、排
気ガスＧの温度の維持または上昇のために噴射する所定
の燃料量Ｑの決定を可能にする。
【００６０】また、酸化触媒２０の温度も、所定の燃料
量Ｑの決定のために考慮にいれることができる。実際、
酸化触媒２０の熱効率は、その温度に依存する。すなわ
ち、例えばその温度が２５０℃以上の時に、酸化触媒２
０の熱効率は最高に達する。
【００６１】本発明の燃料噴射方法は、所定の燃料量Ｑ
の発熱反応による排気ガスＧの温度上昇のみを可能にす
る。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る燃料
噴射方法においては、排気ガスの処理装置が再生過程
で、エンジンがエンジンブレーキの過程である時に、所
定の燃料量が上記シリンダ内におけるガスの圧縮後に上
記シリンダの中へ噴射され、所定の燃料量の少なくとも
一部が、酸化触媒の下流における排気ガスの温度を維持
または上昇するために、エンジンと排気ガスの処理装置
との間に配置された酸化触媒の中で燃焼されるので、自
動車の減速過程においても、排気ガスの温度を維持また
は上昇させるための所定の燃料量を噴射することが可能
となり、排気ガス処理装置の再生が可能になるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】触媒と微粒子フィルタが設けられた排気ライン
の概略を示す図である。
【図２】本発明による、ピストンの上死点からのクラン
ク軸の角度の関数として示した燃料量のグラフである。
【符号の説明】
１０…排気ガス処理装置 １２…エンジン １４…排気ライン １６…処理装置 １８…チャンバー ２０…酸化触媒 ２２…電子制御装置 ２４…測定手段 Ｇ…排気ガス Ｑ…所定の燃料量
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｅ Ｌ Ｒ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｅ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３０Ａ ３８０ ３８０Ａ 41/34 41/34 Ｈ 41/38 41/38 Ｂ 41/40 41/40 Ｄ (72)発明者 メニャーン ドミニク フランス国 91540 フォーントネイ ル ヴィコント アンパース デ ４ヴァン ７ (72)発明者 トュオールト バンワ フランス国 91510 ラディー ルト ナ ショナル 449 36 Ｆターム(参考） 3G090 AA01 AA04 BA01 CB11 EA01 3G091 AA18 AB02 AB09 AB13 BA01 BA14 BA17 CA01 CA26 CB02 CB03 DA02 FB02 FC07 HA10 HA23 HA36 HA37 HB00 3G301 HA01 HA02 HA04 JA21 JA24 JA25 KA16 LB01 LB11 MA11 MA18 MA23 MA26 PD09Z PD12A PD12Z PE03Z

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンの少なくとも１つのシリンダへの
    燃料噴射方法において、排気ガスの処理装置が再生過程
    で、エンジンがエンジンブレーキの過程である時に、所
    定の燃料量が上記シリンダ内におけるガスの圧縮後に上
    記シリンダの中へ噴射され、上記所定の燃料量の少なく
    とも一部が、酸化触媒の下流における上記排気ガスの温
    度を維持または上昇するために、上記エンジンと上記排
    気ガスの上記処理装置との間に配置された上記酸化触媒
    の中で燃焼されることを特徴とする燃料噴射方法。
  2. 【請求項２】噴射される上記所定の燃料量の決定は、上
    記エンジンの動作点に少なくとも部分的に依存すること
    を特徴とする請求項１に記載の燃料噴射方法。
  3. 【請求項３】噴射される上記所定の燃料量の決定は、上
    記酸化触媒の特性に少なくとも部分的に依存することを
    特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射方法。
  4. 【請求項４】噴射される上記所定の燃料量の決定は、上
    記所定の燃料量の燃焼の際における上記酸化触媒の温度
    に少なくとも部分的に依存することを特徴とする請求項
    １〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射方法。
  5. 【請求項５】噴射される上記所定の燃料量の決定は、上
    記酸化触媒の熱効率に少なくとも部分的に依存すること
    を特徴とする請求項３または４に記載の燃料噴射方法。
  6. 【請求項６】上記所定の燃料量の噴射は、ピストンの上
    死点通過後からクランク軸の回転角度で少なくとも３０
    °遅延して開始されることを特徴とする請求項１〜５の
    いずれか１つに記載の燃料噴射方法。
  7. 【請求項７】上記所定の燃料量の噴射は、上記シリンダ
    の最後の排気弁の閉鎖の前に終了されることを特徴とす
    る請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料噴射方法。
  8. 【請求項８】上記再生過程において、上記酸化触媒の温
    度が、上記所定の燃料量を少なくとも部分的に燃焼させ
    るのに不充分の時には、上記酸化触媒を加熱するため
    に、追加の加熱手段を起動することを特徴とする請求項
    １〜７のいずれか１つに記載の燃料噴射方法。
  9. 【請求項９】上記排気ガスの上記処理装置は、微粒子フ
    ィルタを含んでなることを特徴とする請求項１〜８のい
    ずれか１つに記載の燃料噴射方法。
  10. 【請求項１０】上記排気ガスの上記処理装置は、窒素酸
    化物トラップを含んでなることを特徴とする請求項１〜
    ９のいずれか１つに記載の燃料噴射方法。
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