JP2003083139A - 内燃機関の排気昇温装置 - Google Patents
内燃機関の排気昇温装置Info
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- JP2003083139A JP2003083139A JP2001273909A JP2001273909A JP2003083139A JP 2003083139 A JP2003083139 A JP 2003083139A JP 2001273909 A JP2001273909 A JP 2001273909A JP 2001273909 A JP2001273909 A JP 2001273909A JP 2003083139 A JP2003083139 A JP 2003083139A
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の如き電気ヒータや燃料添加装置等の強
制的な加熱手段を不要としてコストの低減化を図り且つ
後処理装置で必要な温度を確実に確保し得るようにした
内燃機関の排気昇温装置を提供する。 【解決手段】 排気管１１（排気流路）途中の触媒再生
型のパティキュレートフィルタ１２（後処理装置）で必
要となる温度を確保し得るよう排気温度を必要に応じて
上昇させるエンジン１（内燃機関）の排気昇温装置に関
し、圧縮上死点付近で行われる燃料の主噴射に先立ち適
宜にパイロット噴射を行い且つ前記主噴射に続いて適宜
に圧縮上死点より若干遅いタイミングでポスト噴射を行
わしめる制御装置１５（燃料噴射制御手段）を備える。
制的な加熱手段を不要としてコストの低減化を図り且つ
後処理装置で必要な温度を確実に確保し得るようにした
内燃機関の排気昇温装置を提供する。 【解決手段】 排気管１１（排気流路）途中の触媒再生
型のパティキュレートフィルタ１２（後処理装置）で必
要となる温度を確保し得るよう排気温度を必要に応じて
上昇させるエンジン１（内燃機関）の排気昇温装置に関
し、圧縮上死点付近で行われる燃料の主噴射に先立ち適
宜にパイロット噴射を行い且つ前記主噴射に続いて適宜
に圧縮上死点より若干遅いタイミングでポスト噴射を行
わしめる制御装置１５（燃料噴射制御手段）を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気昇
温装置に関するものである。
温装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出されるパテ
ィキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、
炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯ
Ｆ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）と
を主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸
成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパテ
ィキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する
排気流路の途中に、パティキュレートフィルタを装備す
ることが従来より行われている。
ィキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、
炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯ
Ｆ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）と
を主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸
成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパテ
ィキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する
排気流路の途中に、パティキュレートフィルタを装備す
ることが従来より行われている。
【０００３】この種のパティキュレートフィルタは、コ
ージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム
構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が
交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路につ
いては、その出口が目封じされるようになっており、各
流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下
流側へ排出されるようにしてある。
ージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム
構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が
交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路につ
いては、その出口が目封じされるようになっており、各
流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下
流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】そして、排気ガス中のパティキュレート
は、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するの
で、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティ
キュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィ
ルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエン
ジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃
焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないた
め、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量
のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒をパ
ティキュレートフィルタに一体的に担持させたり、パテ
ィキュレートフィルタの前段に酸化触媒を別体で配置す
るようにした触媒再生型のパティキュレートフィルタを
採用することが検討されている。
は、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するの
で、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティ
キュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィ
ルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエン
ジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃
焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないた
め、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量
のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒をパ
ティキュレートフィルタに一体的に担持させたり、パテ
ィキュレートフィルタの前段に酸化触媒を別体で配置す
るようにした触媒再生型のパティキュレートフィルタを
採用することが検討されている。
【０００５】即ち、このような触媒再生型のパティキュ
レートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレ
ートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来よ
り低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去するこ
とが可能となるのである。
レートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレ
ートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来よ
り低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去するこ
とが可能となるのである。
【０００６】また、前述したパティキュレートフィルタ
以外にも、排気ガス中のＮＯxの除去を目的としたＮＯx
選択還元触媒やＮＯx吸蔵還元触媒等を後処理装置とし
て排気流路途中に装備することも提案されており、特に
近年においては、パティキュレートフィルタにＮＯx吸
蔵還元触媒を組み合わせたＤＰＮＲ（Diesel Particula
te-NOx Reduction System）等といった後処理装置も開
発されてきている。
以外にも、排気ガス中のＮＯxの除去を目的としたＮＯx
選択還元触媒やＮＯx吸蔵還元触媒等を後処理装置とし
て排気流路途中に装備することも提案されており、特に
近年においては、パティキュレートフィルタにＮＯx吸
蔵還元触媒を組み合わせたＤＰＮＲ（Diesel Particula
te-NOx Reduction System）等といった後処理装置も開
発されてきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の何れの後処理装置を採用した場合であっても、パティ
キュレートの確実な燃焼除去や十分な触媒活性を得るた
めに所定温度以上の比較的高い排気温度が必要となるの
で、排気温度の低い運転状態（一般的に軽負荷の運転領
域に排気温度が低い領域が拡がっている）が続くと、後
処理装置を十分に機能させることができないという問題
があった。
の何れの後処理装置を採用した場合であっても、パティ
キュレートの確実な燃焼除去や十分な触媒活性を得るた
めに所定温度以上の比較的高い排気温度が必要となるの
で、排気温度の低い運転状態（一般的に軽負荷の運転領
域に排気温度が低い領域が拡がっている）が続くと、後
処理装置を十分に機能させることができないという問題
があった。
【０００８】他方、電気ヒータや燃料添加装置等を付属
させて強制的に加熱することにより後処理装置内の温度
を上昇させることも提案されているが、このような電気
ヒータや燃料添加装置等を付属させる方式では、通電を
行うための電気系統や、燃料を供給するための燃料系統
等を新たに敷設しなければならず、大幅なコストの増加
を招いてしまうという問題があった。
させて強制的に加熱することにより後処理装置内の温度
を上昇させることも提案されているが、このような電気
ヒータや燃料添加装置等を付属させる方式では、通電を
行うための電気系統や、燃料を供給するための燃料系統
等を新たに敷設しなければならず、大幅なコストの増加
を招いてしまうという問題があった。
【０００９】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、従来の如き電気ヒータや燃料添加装置等の強制的な
加熱手段を不要としてコストの低減化を図り且つ後処理
装置で必要な温度を確実に確保し得るようにした内燃機
関の排気昇温装置を提供することを目的としている。
で、従来の如き電気ヒータや燃料添加装置等の強制的な
加熱手段を不要としてコストの低減化を図り且つ後処理
装置で必要な温度を確実に確保し得るようにした内燃機
関の排気昇温装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、排気流路途中
の後処理装置で必要となる温度を確保し得るよう排気温
度を必要に応じて上昇させる内燃機関の排気昇温装置で
あって、圧縮上死点付近で行われる燃料の主噴射に先立
ち適宜にパイロット噴射を行い且つ前記主噴射に続いて
適宜に圧縮上死点より若干遅いタイミングでポスト噴射
を行わしめる燃料噴射制御手段を備えたことを特徴とす
るものである。
の後処理装置で必要となる温度を確保し得るよう排気温
度を必要に応じて上昇させる内燃機関の排気昇温装置で
あって、圧縮上死点付近で行われる燃料の主噴射に先立
ち適宜にパイロット噴射を行い且つ前記主噴射に続いて
適宜に圧縮上死点より若干遅いタイミングでポスト噴射
を行わしめる燃料噴射制御手段を備えたことを特徴とす
るものである。
【００１１】而して、後処理装置で必要な温度を下まわ
る排気温度で運転が行われている場合に、燃料噴射制御
手段により圧縮上死点付近で行われる燃料の主噴射に先
立ち適宜にパイロット噴射を行い且つ前記主噴射に続い
て適宜に圧縮上死点より若干遅いタイミングでポスト噴
射を行うようにすると、このポスト噴射の燃料が出力に
転換され難いタイミングで燃焼することにより内燃機関
の熱効率が下がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用さ
れない熱量が増えて排気温度が上昇され、これにより排
気流路途中の後処理装置で必要な温度が確保されること
になる。
る排気温度で運転が行われている場合に、燃料噴射制御
手段により圧縮上死点付近で行われる燃料の主噴射に先
立ち適宜にパイロット噴射を行い且つ前記主噴射に続い
て適宜に圧縮上死点より若干遅いタイミングでポスト噴
射を行うようにすると、このポスト噴射の燃料が出力に
転換され難いタイミングで燃焼することにより内燃機関
の熱効率が下がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用さ
れない熱量が増えて排気温度が上昇され、これにより排
気流路途中の後処理装置で必要な温度が確保されること
になる。
【００１２】ここで、主噴射に続くポスト噴射を行うに
際し、主噴射に先立ちパイロット噴射を行うようにして
いるので、このパイロット噴射による燃料の予混合化が
促進されて主噴射の着火性が向上され、主噴射からポス
ト噴射へ安定して燃焼がつながることになる。
際し、主噴射に先立ちパイロット噴射を行うようにして
いるので、このパイロット噴射による燃料の予混合化が
促進されて主噴射の着火性が向上され、主噴射からポス
ト噴射へ安定して燃焼がつながることになる。
【００１３】また、本発明においては、吸気流量を適宜
に絞り込む吸気絞り手段を備えるようにしても良く、排
気温度が低い運転状態で前記吸気絞り手段による吸気流
量の絞り込みを併用すると、内燃機関での燃焼により生
じる排気ガスの発生量が少なくなり、後処理装置を流通
する排気ガスの流量が減少して熱容量が上がる結果、更
なる排気温度の上昇が可能となる。
に絞り込む吸気絞り手段を備えるようにしても良く、排
気温度が低い運転状態で前記吸気絞り手段による吸気流
量の絞り込みを併用すると、内燃機関での燃焼により生
じる排気ガスの発生量が少なくなり、後処理装置を流通
する排気ガスの流量が減少して熱容量が上がる結果、更
なる排気温度の上昇が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。
参照しつつ説明する。
【００１５】図１及び図２は本発明を実施する形態の一
例を示すもので、図１中１はディーゼル機関であるエン
ジンを示し、該エンジン１は、バリアブルジオメトリー
ターボチャージャをターボチャージャ２として備えてお
り、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通
し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送ら
れ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインター
クーラ６へと送られて冷却され、該インタークーラ６か
ら更に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてエンジ
ン１の各気筒８（図１では直列６気筒の場合を例示して
いる）に分配されるようになっている。
例を示すもので、図１中１はディーゼル機関であるエン
ジンを示し、該エンジン１は、バリアブルジオメトリー
ターボチャージャをターボチャージャ２として備えてお
り、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通
し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送ら
れ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインター
クーラ６へと送られて冷却され、該インタークーラ６か
ら更に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてエンジ
ン１の各気筒８（図１では直列６気筒の場合を例示して
いる）に分配されるようになっている。
【００１６】更に、このエンジン１の各気筒８から排出
された排気ガス９は、排気マニホールド１０を介しター
ボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン
２ｂを駆動した排気ガス９が排気管１１（排気流路）を
介し車外へ排出されるようにしてある。
された排気ガス９は、排気マニホールド１０を介しター
ボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン
２ｂを駆動した排気ガス９が排気管１１（排気流路）を
介し車外へ排出されるようにしてある。
【００１７】また、この排気管１１の途中には、酸化触
媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレー
トフィルタ１２が後処理装置として設けられており、該
パティキュレートフィルタ１２の入側近辺には、その入
口触媒温度を計測する温度センサ１３と、入口ガス圧力
を計測する圧力センサ１４とが装備されている。
媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレー
トフィルタ１２が後処理装置として設けられており、該
パティキュレートフィルタ１２の入側近辺には、その入
口触媒温度を計測する温度センサ１３と、入口ガス圧力
を計測する圧力センサ１４とが装備されている。
【００１８】そして、これら温度センサ１３及び圧力セ
ンサ１４からの温度信号１３ａ及び圧力信号１４ａが、
エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Contr
ol Unit）を成す制御装置１５に対し入力されるように
なっている。
ンサ１４からの温度信号１３ａ及び圧力信号１４ａが、
エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Contr
ol Unit）を成す制御装置１５に対し入力されるように
なっている。
【００１９】また、図示しない運転席のアクセルには、
アクセル開度をエンジン１の負荷として検出するアクセ
ルセンサ１６（負荷センサ）が備えられていると共に、
エンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転
センサ１７が装備されており、これらアクセルセンサ１
６及び回転センサ１７からのアクセル開度信号１６ａ及
び回転数信号１７ａも前記制御装置１５に入力されるよ
うになっている。
アクセル開度をエンジン１の負荷として検出するアクセ
ルセンサ１６（負荷センサ）が備えられていると共に、
エンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転
センサ１７が装備されており、これらアクセルセンサ１
６及び回転センサ１７からのアクセル開度信号１６ａ及
び回転数信号１７ａも前記制御装置１５に入力されるよ
うになっている。
【００２０】一方、前記制御装置１５においては、各気
筒８に燃料を噴射する燃料噴射装置１８に向け燃料の噴
射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号１８ａ
が出力されるようになっていると共に、インタークーラ
６下流の吸気管５に設けられた吸気絞り弁１９とターボ
チャージャ２のアクチュエータ２０とに対し夫々の開度
を指令する開度指令信号１９ａ，２０ａが出力されるよ
うになっている。
筒８に燃料を噴射する燃料噴射装置１８に向け燃料の噴
射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号１８ａ
が出力されるようになっていると共に、インタークーラ
６下流の吸気管５に設けられた吸気絞り弁１９とターボ
チャージャ２のアクチュエータ２０とに対し夫々の開度
を指令する開度指令信号１９ａ，２０ａが出力されるよ
うになっている。
【００２１】ここで、前記燃料噴射装置１８は、各気筒
８毎に装備される図示しない複数のインジェクタにより
構成されており、これら各インジェクタの電磁弁が燃料
噴射信号１８ａにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射
タイミング（噴射開始時期と噴射終了時期）及び噴射量
（開弁時間）が適切に制御されるようになっている。
８毎に装備される図示しない複数のインジェクタにより
構成されており、これら各インジェクタの電磁弁が燃料
噴射信号１８ａにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射
タイミング（噴射開始時期と噴射終了時期）及び噴射量
（開弁時間）が適切に制御されるようになっている。
【００２２】そして、前記制御装置１５では、アクセル
開度信号１６ａ及び回転数信号１７ａに基づき通常モー
ドの燃料噴射信号１８ａが決定されるようになっている
一方、圧力センサ１４からの圧力信号１４ａにより入口
ガス圧力の異常な上昇が確認された際に、通常モードか
ら排気昇温モードに切り替わり、図２に示す如き、圧縮
上死点（クランク角０゜）付近で行われる燃料の主噴射
に先立ち適宜にパイロット噴射を行い且つ前記主噴射に
続いて適宜に圧縮上死点より若干遅いタイミングでポス
ト噴射を行うような燃料噴射信号１８ａが決定されるよ
うになっている。
開度信号１６ａ及び回転数信号１７ａに基づき通常モー
ドの燃料噴射信号１８ａが決定されるようになっている
一方、圧力センサ１４からの圧力信号１４ａにより入口
ガス圧力の異常な上昇が確認された際に、通常モードか
ら排気昇温モードに切り替わり、図２に示す如き、圧縮
上死点（クランク角０゜）付近で行われる燃料の主噴射
に先立ち適宜にパイロット噴射を行い且つ前記主噴射に
続いて適宜に圧縮上死点より若干遅いタイミングでポス
ト噴射を行うような燃料噴射信号１８ａが決定されるよ
うになっている。
【００２３】ここで、図２に示している噴射パターン
は、エンジン１の回転数を約１２００ｒｐｍで固定した
場合のもので、０／８〜３／８までの５段階の負荷変化
に対応した燃料の噴射パターンを示しており、圧縮上死
点付近の主噴射に関しては、負荷が高くなるのに従い増
えるようにしてあるが、この主噴射に続くポスト噴射
は、排気温度が比較的低い低負荷の領域で多く噴射さ
れ、しかも、排気温度の上昇を伴う負荷上昇に従い徐々
に不必要となって減少するようになっている。
は、エンジン１の回転数を約１２００ｒｐｍで固定した
場合のもので、０／８〜３／８までの５段階の負荷変化
に対応した燃料の噴射パターンを示しており、圧縮上死
点付近の主噴射に関しては、負荷が高くなるのに従い増
えるようにしてあるが、この主噴射に続くポスト噴射
は、排気温度が比較的低い低負荷の領域で多く噴射さ
れ、しかも、排気温度の上昇を伴う負荷上昇に従い徐々
に不必要となって減少するようになっている。
【００２４】ただし、エンジン１の回転数が更に低い運
転状態においては、エンジン１の負荷が３／８程度まで
上昇しても排気温度が十分に上昇してこないため、噴射
量の比較的多いポスト噴射を３／８より上の負荷まで継
続する必要がある。
転状態においては、エンジン１の負荷が３／８程度まで
上昇しても排気温度が十分に上昇してこないため、噴射
量の比較的多いポスト噴射を３／８より上の負荷まで継
続する必要がある。
【００２５】また、主噴射に先立つパイロット噴射は、
後述する如く、主噴射の着火性を向上して主噴射からポ
スト噴射へつながる燃焼を安定させることを目的として
行われるものであり、十分に良好な主噴射の着火性が見
込める領域まで負荷が上昇した後は中断しても良い。
後述する如く、主噴射の着火性を向上して主噴射からポ
スト噴射へつながる燃焼を安定させることを目的として
行われるものであり、十分に良好な主噴射の着火性が見
込める領域まで負荷が上昇した後は中断しても良い。
【００２６】尚、ここで、前述した制御装置１５の通常
モードから排気昇温モードへの切り替わりについて補足
説明しておくと、本形態例においては、圧力センサ１４
からの圧力信号１４ａにより入口ガス圧力の実測の圧力
値を監視する一方、アクセル開度信号１６ａ及び回転数
信号１７ａに基づく現在の運転状態での入口ガス圧力の
予測値を推定し、その予測値と実測の圧力値との偏差が
正常範囲内にあるかどうかが制御装置１５内で判別され
るようになっており、パティキュレートフィルタ１２に
捕集されたパティキュレートの残留量（燃え残り）が多
い場合には、パティキュレートフィルタ１２の入口ガス
圧力が正常範囲を超えて上昇するので、パティキュレー
トフィルタ１２が過捕集状態に陥っているものと判断
し、更には、温度センサ１３からの温度信号１３ａに基
づき入口触媒温度を確認して、該入口触媒温度がパティ
キュレートの燃焼除去に必要な温度に達していない条件
で通常モードから排気昇温モードへの切り替わりが行わ
れるようにしてある。
モードから排気昇温モードへの切り替わりについて補足
説明しておくと、本形態例においては、圧力センサ１４
からの圧力信号１４ａにより入口ガス圧力の実測の圧力
値を監視する一方、アクセル開度信号１６ａ及び回転数
信号１７ａに基づく現在の運転状態での入口ガス圧力の
予測値を推定し、その予測値と実測の圧力値との偏差が
正常範囲内にあるかどうかが制御装置１５内で判別され
るようになっており、パティキュレートフィルタ１２に
捕集されたパティキュレートの残留量（燃え残り）が多
い場合には、パティキュレートフィルタ１２の入口ガス
圧力が正常範囲を超えて上昇するので、パティキュレー
トフィルタ１２が過捕集状態に陥っているものと判断
し、更には、温度センサ１３からの温度信号１３ａに基
づき入口触媒温度を確認して、該入口触媒温度がパティ
キュレートの燃焼除去に必要な温度に達していない条件
で通常モードから排気昇温モードへの切り替わりが行わ
れるようにしてある。
【００２７】更に、本形態例において、前記吸気絞り弁
１９及びターボチャージャ２の夫々は、何れも吸気流量
を適宜に絞り込む吸気絞り手段として用いられており、
前述した如く、制御装置１５が排気昇温モードになった
際には、前記吸気絞り弁１９に対し開度を絞り込む開度
指令信号１９ａが出力され且つターボチャージャ２のア
クチュエータ２０に対してはタービン２ｂのノズルベー
ンの開度を拡張する開度指令信号２０ａが出力されるよ
うになっている。
１９及びターボチャージャ２の夫々は、何れも吸気流量
を適宜に絞り込む吸気絞り手段として用いられており、
前述した如く、制御装置１５が排気昇温モードになった
際には、前記吸気絞り弁１９に対し開度を絞り込む開度
指令信号１９ａが出力され且つターボチャージャ２のア
クチュエータ２０に対してはタービン２ｂのノズルベー
ンの開度を拡張する開度指令信号２０ａが出力されるよ
うになっている。
【００２８】即ち、本形態例で採用しているところのバ
リアブルジオメトリーターボチャージャから成るターボ
チャージャ２は、従来より周知である通り、アクチュエ
ータ２０によりタービン２ｂ側のノズルベーンを傾動し
て該各ノズルぺーンの開度を調整し得る構造となってい
るので、タービン２ｂ側のノズルベーンの開度を拡張す
ることでタービン２ｂにおける排気ガス９の旋速を下げ
ると、タービン２ｂの回転数が下がってコンプレッサ２
ａ側における吸気４の吸入量（吸入空気量）が減少する
ことになる。
リアブルジオメトリーターボチャージャから成るターボ
チャージャ２は、従来より周知である通り、アクチュエ
ータ２０によりタービン２ｂ側のノズルベーンを傾動し
て該各ノズルぺーンの開度を調整し得る構造となってい
るので、タービン２ｂ側のノズルベーンの開度を拡張す
ることでタービン２ｂにおける排気ガス９の旋速を下げ
ると、タービン２ｂの回転数が下がってコンプレッサ２
ａ側における吸気４の吸入量（吸入空気量）が減少する
ことになる。
【００２９】而して、触媒再生型のパティキュレートフ
ィルタ１２で必要な温度を下まわる排気温度で運転が行
われている場合に、制御装置１５により燃焼の噴射パタ
ーンを通常モードから排気昇温モードに切り替え、圧縮
上死点付近で行われる燃料の主噴射に先立ち適宜にパイ
ロット噴射を行い且つ前記主噴射に続いて適宜に圧縮上
死点より若干遅いタイミングでポスト噴射を行うように
すると、このポスト噴射の燃料が出力に転換され難いタ
イミングで燃焼することによりエンジン１の熱効率が下
がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が
増えて排気温度が上昇され、これにより排気管１１途中
のパティキュレートフィルタ１２でパティキュレートを
良好に燃焼除去するのに必要な温度が確保されることに
なる。
ィルタ１２で必要な温度を下まわる排気温度で運転が行
われている場合に、制御装置１５により燃焼の噴射パタ
ーンを通常モードから排気昇温モードに切り替え、圧縮
上死点付近で行われる燃料の主噴射に先立ち適宜にパイ
ロット噴射を行い且つ前記主噴射に続いて適宜に圧縮上
死点より若干遅いタイミングでポスト噴射を行うように
すると、このポスト噴射の燃料が出力に転換され難いタ
イミングで燃焼することによりエンジン１の熱効率が下
がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が
増えて排気温度が上昇され、これにより排気管１１途中
のパティキュレートフィルタ１２でパティキュレートを
良好に燃焼除去するのに必要な温度が確保されることに
なる。
【００３０】ここで、主噴射に続くポスト噴射を行うに
際し、主噴射に先立ちパイロット噴射を行うようにして
いるので、このパイロット噴射による燃料の予混合化が
促進されて主噴射の着火性が向上され、主噴射からポス
ト噴射へ安定して燃焼がつながることになる。
際し、主噴射に先立ちパイロット噴射を行うようにして
いるので、このパイロット噴射による燃料の予混合化が
促進されて主噴射の着火性が向上され、主噴射からポス
ト噴射へ安定して燃焼がつながることになる。
【００３１】また、排気温度が低い運転状態で吸気絞り
弁１９及びターボチャージャ２による吸気流量の絞り込
みが併用されることにより、エンジン１での燃焼により
生じる排気ガス９の発生量が少なくなり、パティキュレ
ートフィルタ１２を流通する排気ガス９の流量が減少し
て熱容量が上がる結果、更なる排気温度の上昇が可能と
なる。
弁１９及びターボチャージャ２による吸気流量の絞り込
みが併用されることにより、エンジン１での燃焼により
生じる排気ガス９の発生量が少なくなり、パティキュレ
ートフィルタ１２を流通する排気ガス９の流量が減少し
て熱容量が上がる結果、更なる排気温度の上昇が可能と
なる。
【００３２】更には、本形態例で説明した如く、後処理
装置として触媒再生型のパティキュレートフィルタ１２
を採用した場合（酸化反応を促進する機能を備えた触媒
を採用した場合も同様）に、ポスト噴射の燃料が完全燃
焼せずにＨＣ（炭化水素）等の未燃燃料が多く残留した
排気ガス９が生成されることで、パティキュレートフィ
ルタ１２表面の酸化触媒上でのＨＣの酸化反応による発
熱も期待することができる。
装置として触媒再生型のパティキュレートフィルタ１２
を採用した場合（酸化反応を促進する機能を備えた触媒
を採用した場合も同様）に、ポスト噴射の燃料が完全燃
焼せずにＨＣ（炭化水素）等の未燃燃料が多く残留した
排気ガス９が生成されることで、パティキュレートフィ
ルタ１２表面の酸化触媒上でのＨＣの酸化反応による発
熱も期待することができる。
【００３３】事実、本発明者らによる実験によれば、エ
ンジン１の回転数を約１２００ｒｐｍに固定した０／８
の負荷（発生した動力がエンジンフリクションだけに消
費されてしまう出力が零の負荷）での運転状態でパティ
キュレートフィルタ１２の入口触媒温度が約１００℃で
あったものが、排気昇温モードに切り替えることにより
約２３９℃まで上昇させることができ、更には、パティ
キュレートフィルタ１２表面の酸化触媒の出口床温度を
未燃のＨＣの酸化反応による発熱で約４９９℃まで上昇
させることができた。
ンジン１の回転数を約１２００ｒｐｍに固定した０／８
の負荷（発生した動力がエンジンフリクションだけに消
費されてしまう出力が零の負荷）での運転状態でパティ
キュレートフィルタ１２の入口触媒温度が約１００℃で
あったものが、排気昇温モードに切り替えることにより
約２３９℃まで上昇させることができ、更には、パティ
キュレートフィルタ１２表面の酸化触媒の出口床温度を
未燃のＨＣの酸化反応による発熱で約４９９℃まで上昇
させることができた。
【００３４】従って、上記形態例によれば、前述した如
き制御装置１５により燃料噴射を制御するだけで排気温
度を適宜に上昇させることができ、しかも、排気温度が
低い運転状態で吸気絞り弁１９及びターボチャージャ２
による吸気流量の絞り込みを併用することで排気ガス９
の流量を減少させて熱容量を上げ、これにより更なる排
気温度の上昇を行うこともできるので、従来の如き電気
ヒータや燃料添加装置等の強制的な加熱手段を不要とし
てコストの低減化を図ることができ、しかも、パティキ
ュレートフィルタ１２で必要な温度を確実に確保するこ
とができて、該パティキュレートフィルタ１２に捕集さ
れたパティキュレートを良好に燃焼除去することがで
き、これによりパティキュレートフィルタ１２の目詰ま
りを確実に回避することができる。
き制御装置１５により燃料噴射を制御するだけで排気温
度を適宜に上昇させることができ、しかも、排気温度が
低い運転状態で吸気絞り弁１９及びターボチャージャ２
による吸気流量の絞り込みを併用することで排気ガス９
の流量を減少させて熱容量を上げ、これにより更なる排
気温度の上昇を行うこともできるので、従来の如き電気
ヒータや燃料添加装置等の強制的な加熱手段を不要とし
てコストの低減化を図ることができ、しかも、パティキ
ュレートフィルタ１２で必要な温度を確実に確保するこ
とができて、該パティキュレートフィルタ１２に捕集さ
れたパティキュレートを良好に燃焼除去することがで
き、これによりパティキュレートフィルタ１２の目詰ま
りを確実に回避することができる。
【００３５】尚、本発明の内燃機関の排気昇温装置は、
上述の形態例にのみ限定されるものではなく、後処理装
置には触媒再生型のパティキュレートフィルタ以外に、
排気ガス中のＮＯxの除去を目的としたＮＯx選択還元触
媒やＮＯx吸蔵還元触媒等を採用しても良いこと、ま
た、燃料噴射制御手段をエンジン制御コンピュータと別
体で構成しても良いこと、排気温度の低い運転領域で常
に排気昇温モードが選択されるようなモード設定を採用
することも可能であること、吸気絞り手段は吸気絞り弁
やバリアブルジオメトリーターボチャージャ以外のもの
であっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
上述の形態例にのみ限定されるものではなく、後処理装
置には触媒再生型のパティキュレートフィルタ以外に、
排気ガス中のＮＯxの除去を目的としたＮＯx選択還元触
媒やＮＯx吸蔵還元触媒等を採用しても良いこと、ま
た、燃料噴射制御手段をエンジン制御コンピュータと別
体で構成しても良いこと、排気温度の低い運転領域で常
に排気昇温モードが選択されるようなモード設定を採用
することも可能であること、吸気絞り手段は吸気絞り弁
やバリアブルジオメトリーターボチャージャ以外のもの
であっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
【００３６】
【発明の効果】上記した本発明の内燃機関の排気昇温装
置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００３７】（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によ
れば、燃料噴射制御手段により燃料噴射を制御するだけ
で排気温度を適宜に上昇させることができるので、従来
の如き電気ヒータや燃料添加装置等の強制的な加熱手段
を不要としてコストの低減化を図ることができ、しか
も、後処理装置で必要な温度を確実に確保することがで
きる。
れば、燃料噴射制御手段により燃料噴射を制御するだけ
で排気温度を適宜に上昇させることができるので、従来
の如き電気ヒータや燃料添加装置等の強制的な加熱手段
を不要としてコストの低減化を図ることができ、しか
も、後処理装置で必要な温度を確実に確保することがで
きる。
【００３８】（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明に
よれば、内燃機関での燃焼により生じる排気ガスの発生
量を抑制することができるので、後処理装置を流通する
排気ガスの流量を減少させて熱容量を上げ、これにより
更なる排気温度の上昇を行うことができる。
よれば、内燃機関での燃焼により生じる排気ガスの発生
量を抑制することができるので、後処理装置を流通する
排気ガスの流量を減少させて熱容量を上げ、これにより
更なる排気温度の上昇を行うことができる。
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図であ
る。
る。
【図２】排気昇温モードでの噴射パターンの一例を示す
グラフである。
グラフである。
１ エンジン（内燃機関）
２ ターボチャージャ（吸気絞り手段）
２ａ コンプレッサ
２ｂ タービン
９ 排気ガス
１１ 排気管（排気流路）
１２ パティキュレートフィルタ（後処理装置）
１５ 制御装置（燃料噴射制御手段）
１９ 吸気絞り弁（吸気絞り手段）
─────────────────────────────────────────────────────
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
Ｆ０２Ｄ 41/22 ３６０ Ｆ０２Ｄ 41/22 ３６０
３８５ ３８５Ｚ
45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｚ
Ｆターム(参考） 3G084 BA15 DA28 EB22 EC01 EC03
FA00 FA10 FA33
3G090 AA03 BA01 CA05 DA03 DA09
DA18 DA20 EA04 EA05 EA07
3G091 AA02 AA10 AA18 AA28 AB02
AB05 AB06 AB13 BA00 BA04
BA14 BA15 BA19 BA31 CB02
CB03 CB07 CB08 DA01 DA02
DB10 EA01 EA03 EA07 EA17
EA18 EA32 FB02 FB10 FB16
FC02 FC07 GA06 GA24 HA14
HA36 HA38 HB06
3G301 HA02 JA21 JA24 JB09 LA01
MA03 MA23 MA26 MA27 NA08
NE17 PD14Z PE01Z PF03Z
Claims (2)
- 【請求項１】 排気流路途中の後処理装置で必要となる
温度を確保し得るよう排気温度を必要に応じて上昇させ
る内燃機関の排気昇温装置であって、圧縮上死点付近で
行われる燃料の主噴射に先立ち適宜にパイロット噴射を
行い且つ前記主噴射に続いて適宜に圧縮上死点より若干
遅いタイミングでポスト噴射を行わしめる燃料噴射制御
手段を備えたことを特徴とする内燃機関の排気昇温装
置。 - 【請求項２】 吸気流量を適宜に絞り込む吸気絞り手段
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の
排気昇温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001273909A JP2003083139A (ja) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | 内燃機関の排気昇温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001273909A JP2003083139A (ja) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | 内燃機関の排気昇温装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003083139A true JP2003083139A (ja) | 2003-03-19 |
Family
ID=19099052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001273909A Pending JP2003083139A (ja) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | 内燃機関の排気昇温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003083139A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005048691A (ja) * | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Nissan Motor Co Ltd | 排気フィルタの再生制御装置 |
| JP2006132458A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Denso Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| WO2007010701A1 (ja) | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム |
| WO2007026809A1 (ja) | 2005-09-01 | 2007-03-08 | Hino Motors, Ltd. | パティキュレートフィルタの再生方法 |
| WO2010073511A1 (ja) | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 日野自動車株式会社 | 排気浄化装置の再生不良診断方法 |
-
2001
- 2001-09-10 JP JP2001273909A patent/JP2003083139A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005048691A (ja) * | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Nissan Motor Co Ltd | 排気フィルタの再生制御装置 |
| JP2006132458A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Denso Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| WO2007010701A1 (ja) | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム |
| US8171725B2 (en) | 2005-07-15 | 2012-05-08 | Isuzu Motors Limited | Method of controlling exhaust gas purification system, and exhaust gas purification system |
| WO2007026809A1 (ja) | 2005-09-01 | 2007-03-08 | Hino Motors, Ltd. | パティキュレートフィルタの再生方法 |
| US8006486B2 (en) | 2005-09-01 | 2011-08-30 | Hino Motors, Ltd. | Method for regenerating particulate filter |
| WO2010073511A1 (ja) | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 日野自動車株式会社 | 排気浄化装置の再生不良診断方法 |
| CN102265008A (zh) * | 2008-12-24 | 2011-11-30 | 日野自动车株式会社 | 排气净化装置的再生不良诊断方法 |
| US8826730B2 (en) | 2008-12-24 | 2014-09-09 | Hino Motors, Ltd. | Method of diagnosing regeneration failure of exhaust emission control device |
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| A521 | Written amendment |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071218 |