JP2003120390A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JP2003120390A JP2003120390A JP2001313127A JP2001313127A JP2003120390A JP 2003120390 A JP2003120390 A JP 2003120390A JP 2001313127 A JP2001313127 A JP 2001313127A JP 2001313127 A JP2001313127 A JP 2001313127A JP 2003120390 A JP2003120390 A JP 2003120390A
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- injection
- secondary injection
- catalyst
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/11—Oil dilution, i.e. prevention thereof or special controls according thereto
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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
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】内燃機関の排気浄化装置に有する触媒に添加す
る還元剤である未燃焼燃料を副次的噴射によって行う際
に、未燃焼燃料が潤滑油中に過度に希釈する問題があっ
た。 【解決手段】前回の副次的噴射日時から今回の副次的噴
射日時までの期間が、潤滑油中に希釈した未燃焼燃料が
すべて蒸発するに必要な所定の期間より長い場合は、潤
滑油中に燃料は希釈していないために副次的噴射の遅角
量を大きく取って触媒に添加する未燃焼燃料を多くする
と共に、許容範囲内で潤滑油中に燃料が希釈することも
認めた。また、所定の期間より短い場合には潤滑油中に
燃料が希釈してるため、希釈しない条件、または希釈し
ても微量な量になるように副次的噴射の遅角量を設定
し、未燃焼燃料により潤滑油が過度に希釈されないよう
にした。
る還元剤である未燃焼燃料を副次的噴射によって行う際
に、未燃焼燃料が潤滑油中に過度に希釈する問題があっ
た。 【解決手段】前回の副次的噴射日時から今回の副次的噴
射日時までの期間が、潤滑油中に希釈した未燃焼燃料が
すべて蒸発するに必要な所定の期間より長い場合は、潤
滑油中に燃料は希釈していないために副次的噴射の遅角
量を大きく取って触媒に添加する未燃焼燃料を多くする
と共に、許容範囲内で潤滑油中に燃料が希釈することも
認めた。また、所定の期間より短い場合には潤滑油中に
燃料が希釈してるため、希釈しない条件、または希釈し
ても微量な量になるように副次的噴射の遅角量を設定
し、未燃焼燃料により潤滑油が過度に希釈されないよう
にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置の技術に関し、特に燃料添加の制御技術に関する。
装置の技術に関し、特に燃料添加の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車等に搭載される内燃機関で
は、内燃機関より排出される排気を大気中に放出する前
に、排気中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素
（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有毒ガス成分を浄
化または除去することにより排気ミッションを向上させ
ることが要求されている。
は、内燃機関より排出される排気を大気中に放出する前
に、排気中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素
（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有毒ガス成分を浄
化または除去することにより排気ミッションを向上させ
ることが要求されている。
【０００３】特に、軽油を燃料とする圧縮着火式のディ
ーゼル機関では、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（Ｈ
Ｃ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等に加え、排気中に含まれ
る煤や，ＳＯＦ（Solbule Organic Fraction）等の粒子
状物質（ＰＭ：Particulate Matter）と呼ばれる微粒子
を浄化若しくは除去することが重要である。
ーゼル機関では、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（Ｈ
Ｃ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等に加え、排気中に含まれ
る煤や，ＳＯＦ（Solbule Organic Fraction）等の粒子
状物質（ＰＭ：Particulate Matter）と呼ばれる微粒子
を浄化若しくは除去することが重要である。
【０００４】このため、ディーゼル機関では、ＣＯ、Ｈ
Ｃ、ＮＯｘ等を浄化若しくは除去する除去装置と共に、
微粒子状物質を浄化若しくは除去する装置であるパティ
キュレートフィルタを排気通路に配置している。
Ｃ、ＮＯｘ等を浄化若しくは除去する除去装置と共に、
微粒子状物質を浄化若しくは除去する装置であるパティ
キュレートフィルタを排気通路に配置している。
【０００５】このうち、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘについ
ては、例えば酸素の存在下でＮＯｘを吸収する能力を有
するＮＯｘ吸収剤と、ＨＣ、ＣＯを酸化させる能力を有
する貴金属触媒とを併せて担持したものにより、酸化、
還元反応を行うことで浄化若しくは除去することが可能
である。
ては、例えば酸素の存在下でＮＯｘを吸収する能力を有
するＮＯｘ吸収剤と、ＨＣ、ＣＯを酸化させる能力を有
する貴金属触媒とを併せて担持したものにより、酸化、
還元反応を行うことで浄化若しくは除去することが可能
である。
【０００６】前記のＮＯｘ吸収剤は、排気中の酸素濃度
が高い状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低
い状態ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排気
中にＮＯｘが放出された時、排気中にＨＣやＣＯ等が存
在していれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣＯの酸化反
応を促進することで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣＯを
還元成分とする酸化還元反応が両者間で発生する。すな
わち、ＨＣやＣＯはＨＯやＣＯ2に酸化され、ＮＯｘは
Ｎ2に還元される。
が高い状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低
い状態ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排気
中にＮＯｘが放出された時、排気中にＨＣやＣＯ等が存
在していれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣＯの酸化反
応を促進することで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣＯを
還元成分とする酸化還元反応が両者間で発生する。すな
わち、ＨＣやＣＯはＨＯやＣＯ2に酸化され、ＮＯｘは
Ｎ2に還元される。
【０００７】ところで、ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸収剤）は
排気中の酸素濃度が高い状態にある時でも所定の限界量
のＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収しなくな
る。そこで、このようなＮＯｘ触媒を排気通路に備えた
内燃機関では、同ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収量が限界量に
達する前に、排気通路のＮＯｘ触媒上流に燃料等の還元
剤を供給することで、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを
放出及び還元浄化し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回
復させるといった制御を所定のインターバルで繰り返し
行っている。
排気中の酸素濃度が高い状態にある時でも所定の限界量
のＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収しなくな
る。そこで、このようなＮＯｘ触媒を排気通路に備えた
内燃機関では、同ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収量が限界量に
達する前に、排気通路のＮＯｘ触媒上流に燃料等の還元
剤を供給することで、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを
放出及び還元浄化し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回
復させるといった制御を所定のインターバルで繰り返し
行っている。
【０００８】ＮＯｘ触媒は、このようなＮＯｘの浄化を
行う過程で、副次的に活性酸素を生成する特性を有す
る。この活性酸素は、酸化剤として極めて高い反応性
（活性）を有するため、パティキュレートフィルタに捕
捉された微粒子状物質のうち、ＮＯｘ触媒の表面や近傍
に堆積した微粒子は、この活性酸素と速やかに反応し、
浄化されることとなる。
行う過程で、副次的に活性酸素を生成する特性を有す
る。この活性酸素は、酸化剤として極めて高い反応性
（活性）を有するため、パティキュレートフィルタに捕
捉された微粒子状物質のうち、ＮＯｘ触媒の表面や近傍
に堆積した微粒子は、この活性酸素と速やかに反応し、
浄化されることとなる。
【０００９】よって、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ、及び微粒子
状物質を連続して浄化するに際して、ＮＯｘのＮＯｘ触
媒による吸蔵還元作用が重要な問題となる。特に還元作
用においてはＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度が低
下し、かつＨＣ、ＣＯ等の還元成分が存在する必要があ
る。
状物質を連続して浄化するに際して、ＮＯｘのＮＯｘ触
媒による吸蔵還元作用が重要な問題となる。特に還元作
用においてはＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度が低
下し、かつＨＣ、ＣＯ等の還元成分が存在する必要があ
る。
【００１０】よって、還元剤である燃料を排気浄化装置
に添加する方法として、内燃機関の動力に転化される主
噴射燃料を行った後に、燃料の一部を主燃料による燃焼
の終了前後に再度行う燃料噴射である副次的噴射を行う
方法がある。
に添加する方法として、内燃機関の動力に転化される主
噴射燃料を行った後に、燃料の一部を主燃料による燃焼
の終了前後に再度行う燃料噴射である副次的噴射を行う
方法がある。
【００１１】副次的噴射を行うことにより、内燃機関の
燃焼室内にて燃焼することなく排気される未燃焼燃料が
発生し、この燃料を還元剤として排気浄化装置において
の触媒の還元作用、及び昇温作用が行われる。
燃焼室内にて燃焼することなく排気される未燃焼燃料が
発生し、この燃料を還元剤として排気浄化装置において
の触媒の還元作用、及び昇温作用が行われる。
【００１２】副次的噴射は、燃料の一部を、内燃機関の
仕事に転化される主燃料の噴射後に、仕事に転化しない
燃料として燃料噴射を行うため、一般に発進時や、急加
速時など、内燃機関に多大な仕事量（燃料量）が要求さ
れた場合よりも、定速走行時や減速走行時等、内燃機関
に要求される仕事が少ない場合に副次的噴射が行われ
る。
仕事に転化される主燃料の噴射後に、仕事に転化しない
燃料として燃料噴射を行うため、一般に発進時や、急加
速時など、内燃機関に多大な仕事量（燃料量）が要求さ
れた場合よりも、定速走行時や減速走行時等、内燃機関
に要求される仕事が少ない場合に副次的噴射が行われ
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】副次的噴射を行う際に
は、クランク角を上死点よりなるべく遅らせた時点で副
次的噴射を行った方が、主噴射燃料による燃焼の影響を
受けることなく、排気ガス中に多量の未燃焼燃料を添加
することが可能であるが、遅らせて噴射すること、つま
りはピストンが下降している状態で噴射することとなる
ために、結果として燃焼室の表面積が大きくなり、燃焼
室内部に燃料が付着する面積が大きくなる。
は、クランク角を上死点よりなるべく遅らせた時点で副
次的噴射を行った方が、主噴射燃料による燃焼の影響を
受けることなく、排気ガス中に多量の未燃焼燃料を添加
することが可能であるが、遅らせて噴射すること、つま
りはピストンが下降している状態で噴射することとなる
ために、結果として燃焼室の表面積が大きくなり、燃焼
室内部に燃料が付着する面積が大きくなる。
【００１４】燃焼室内部はピストンとの焼き付き防止の
ため、潤滑油によってピストンの往復運動毎に被膜され
るように構成されているが、副次的噴射を行うことによ
り、この潤滑油による被膜に燃料が付着して循環する潤
滑系統内部に取り込まれる。
ため、潤滑油によってピストンの往復運動毎に被膜され
るように構成されているが、副次的噴射を行うことによ
り、この潤滑油による被膜に燃料が付着して循環する潤
滑系統内部に取り込まれる。
【００１５】つまりは、図２（ａ）、（ｂ）に示すよう
に上死角より遅らせて噴射を行えば、その分ピストンが
下がっているため、燃焼室内の表面積が増加し、その燃
焼室内部に付着する噴射燃料量も増加するだけでなく、
ピストンが下死点まで下がり、その後また上昇する行程
（排気行程）までの時間が短くなるため、付着した噴射
燃料が蒸発する時間も短くなる。結果として多量の燃料
が潤滑油に取り込まれる結果となり、この燃料が潤滑油
に取り込まれる工程が繰り返し行われることによって潤
滑油が燃料により希釈され、潤滑油としての機能が低下
する。
に上死角より遅らせて噴射を行えば、その分ピストンが
下がっているため、燃焼室内の表面積が増加し、その燃
焼室内部に付着する噴射燃料量も増加するだけでなく、
ピストンが下死点まで下がり、その後また上昇する行程
（排気行程）までの時間が短くなるため、付着した噴射
燃料が蒸発する時間も短くなる。結果として多量の燃料
が潤滑油に取り込まれる結果となり、この燃料が潤滑油
に取り込まれる工程が繰り返し行われることによって潤
滑油が燃料により希釈され、潤滑油としての機能が低下
する。
【００１６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、副次的噴射を行う際に発生する未燃焼燃
料が内燃機関の潤滑油を過度に希釈しないようにするこ
とを課題とする。
たものであり、副次的噴射を行う際に発生する未燃焼燃
料が内燃機関の潤滑油を過度に希釈しないようにするこ
とを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、内燃機関の燃焼室内における燃料の主噴射の後に
副次的噴射を行うことにより未燃焼燃料を排気通路に供
給するとともに、この未燃焼燃料によって窒素酸化物を
還元する触媒を、排気通路内に配置した排気浄化装置に
おいて、前回の副次的噴射から今回の副次的噴射までの
間隔を計測する副噴射時期計測手段と、前記計測結果に
応じて副次的噴射の遅角量を制御する遅角量制御手段と
を備えることとした。
めに、内燃機関の燃焼室内における燃料の主噴射の後に
副次的噴射を行うことにより未燃焼燃料を排気通路に供
給するとともに、この未燃焼燃料によって窒素酸化物を
還元する触媒を、排気通路内に配置した排気浄化装置に
おいて、前回の副次的噴射から今回の副次的噴射までの
間隔を計測する副噴射時期計測手段と、前記計測結果に
応じて副次的噴射の遅角量を制御する遅角量制御手段と
を備えることとした。
【００１８】前記の一連の手段は、潤滑油をそれ以上希
釈しない状態、すなわち副次的噴射が行われない状態
で、所定の時間を経過すると、燃料の揮発性により、潤
滑油中の燃料が蒸発して希釈されていない状態の潤滑油
に回復する。よって、回復した後においては燃料が潤滑
油を希釈してもある程度許容される状態まで副次的噴射
の遅角量を大きくし、潤滑油の希釈が進んで許容以上の
希釈燃料が混入している状態では副次的噴射の遅角量を
小さくし、潤滑油の燃料による希釈を抑制する方法を実
現するものである。要は、前回行った副次的噴射から今
回行った副次的噴射までの期間を計測し、その計測結果
に応じて副次的噴射を行う際の遅角量を変えることによ
り、触媒に未燃焼燃料を添加する目的で行う副次的噴射
の燃料によって希釈された潤滑油が、再び副次的噴射を
行っても必要以上に希釈が進まないようにする方法を提
供するのである。
釈しない状態、すなわち副次的噴射が行われない状態
で、所定の時間を経過すると、燃料の揮発性により、潤
滑油中の燃料が蒸発して希釈されていない状態の潤滑油
に回復する。よって、回復した後においては燃料が潤滑
油を希釈してもある程度許容される状態まで副次的噴射
の遅角量を大きくし、潤滑油の希釈が進んで許容以上の
希釈燃料が混入している状態では副次的噴射の遅角量を
小さくし、潤滑油の燃料による希釈を抑制する方法を実
現するものである。要は、前回行った副次的噴射から今
回行った副次的噴射までの期間を計測し、その計測結果
に応じて副次的噴射を行う際の遅角量を変えることによ
り、触媒に未燃焼燃料を添加する目的で行う副次的噴射
の燃料によって希釈された潤滑油が、再び副次的噴射を
行っても必要以上に希釈が進まないようにする方法を提
供するのである。
【００１９】また、副次的噴射の遅角量の変化に応じ
て、触媒への燃料供給量を変化させることが可能とな
る。
て、触媒への燃料供給量を変化させることが可能とな
る。
【００２０】副次的噴射は、燃焼室内における主噴射燃
料の燃焼終了時前後に跨って噴射されるが、副次的噴射
の遅角量を変化させることにより、主噴射燃料の燃焼終
了前に噴射される副次的噴射燃料の割合が増減して、副
次的噴射燃料のうちの燃焼する燃料量に変化が生じ、こ
れに比例して未燃焼燃料量が変化して、触媒に添加され
る燃料量が変化する。
料の燃焼終了時前後に跨って噴射されるが、副次的噴射
の遅角量を変化させることにより、主噴射燃料の燃焼終
了前に噴射される副次的噴射燃料の割合が増減して、副
次的噴射燃料のうちの燃焼する燃料量に変化が生じ、こ
れに比例して未燃焼燃料量が変化して、触媒に添加され
る燃料量が変化する。
【００２１】また、副次的噴射を行う間隔を長くした際
には、遅角量を大きくすることにより、より多くの未燃
焼燃料を触媒に添加することを可能とする。つまりは、
副次的噴射を行う間隔を長くすればそれに比例して潤滑
油中に溶解していた燃料の蒸発量が多くなるため、触媒
に多くの未燃焼燃料を添加するために副次的噴射の遅角
量を大きくしても、その際に生じる潤滑油の燃料による
希釈は許容範囲内に収まる、ということである。
には、遅角量を大きくすることにより、より多くの未燃
焼燃料を触媒に添加することを可能とする。つまりは、
副次的噴射を行う間隔を長くすればそれに比例して潤滑
油中に溶解していた燃料の蒸発量が多くなるため、触媒
に多くの未燃焼燃料を添加するために副次的噴射の遅角
量を大きくしても、その際に生じる潤滑油の燃料による
希釈は許容範囲内に収まる、ということである。
【００２２】よって、前回の副次的噴射から今回の副次
的噴射までの間隔をタイマ等で計測し、その間隔が所定
の時間以上であれば今回の副次的噴射の遅角量を大きく
して未燃焼燃料供給量を増やしつつ潤滑油の燃料による
希釈も認め、所定の時間以内であれば、燃料による潤滑
油の希釈が起こらないように遅角量を制御して副次的噴
射を行う。
的噴射までの間隔をタイマ等で計測し、その間隔が所定
の時間以上であれば今回の副次的噴射の遅角量を大きく
して未燃焼燃料供給量を増やしつつ潤滑油の燃料による
希釈も認め、所定の時間以内であれば、燃料による潤滑
油の希釈が起こらないように遅角量を制御して副次的噴
射を行う。
【００２３】同発明を行うことにより、潤滑油が燃料に
よって過度に希釈されることなく、副次的噴射を行うこ
とが可能となる。
よって過度に希釈されることなく、副次的噴射を行うこ
とが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用した
実施の形態について説明する。
気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用した
実施の形態について説明する。
【００２５】図１において、内燃機関（以下、エンジン
という）１は、燃料供給系１０，燃焼室２０，吸気系３
０及び排気系４０等を主要部として構成される直列４気
筒のディーゼルエンジンシステムである。
という）１は、燃料供給系１０，燃焼室２０，吸気系３
０及び排気系４０等を主要部として構成される直列４気
筒のディーゼルエンジンシステムである。
【００２６】燃料供給系１０はサプライポンプ１１，蓄
圧室（コモンレール）１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１
４、燃料添加ノズル１６、機関燃料通路Ｐ１等を備えて
構成される。
圧室（コモンレール）１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１
４、燃料添加ノズル１６、機関燃料通路Ｐ１等を備えて
構成される。
【００２７】サプライポンプは燃料タンク（図外）から
くみ上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介して
コモンレール１２に供給する。、コモンレール１２はサ
プライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定の圧力
に保持（蓄圧）する機能を有し、この蓄圧した燃料を核
燃料噴射弁１３に分配する。燃料噴射弁１３はその内部
に電磁ソレノイド（図外）を備えた電磁弁であり、適宜
開弁して燃焼室２０内に燃料を供給噴射する。
くみ上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介して
コモンレール１２に供給する。、コモンレール１２はサ
プライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定の圧力
に保持（蓄圧）する機能を有し、この蓄圧した燃料を核
燃料噴射弁１３に分配する。燃料噴射弁１３はその内部
に電磁ソレノイド（図外）を備えた電磁弁であり、適宜
開弁して燃焼室２０内に燃料を供給噴射する。
【００２８】吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給され
る吸気空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気
系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路
（排気通路）を形成する。
る吸気空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気
系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路
（排気通路）を形成する。
【００２９】また、このエンジン１には、周知の過給器
（ターボチャージャ）５０が備えられている。ターボチ
ャージャ５０は、シャフト５１を介して連結された二つ
のタービンホイール５２，５３を備える。一方のタービ
ンホイール（吸気側タービンホイール）５３は吸気系３
０内の吸気に晒され、他方のタービンホイール８排気側
タービンホイール）５２は排気系４０内の排気に晒され
る。このような機械を有するターボチャージャ５０は、
排気側タービンホイール５３が受ける排気流（配気圧）
を利用して吸気側タービンホイール５２を回転させ、吸
気圧を高める効果（過給効果）を有する。
（ターボチャージャ）５０が備えられている。ターボチ
ャージャ５０は、シャフト５１を介して連結された二つ
のタービンホイール５２，５３を備える。一方のタービ
ンホイール（吸気側タービンホイール）５３は吸気系３
０内の吸気に晒され、他方のタービンホイール８排気側
タービンホイール）５２は排気系４０内の排気に晒され
る。このような機械を有するターボチャージャ５０は、
排気側タービンホイール５３が受ける排気流（配気圧）
を利用して吸気側タービンホイール５２を回転させ、吸
気圧を高める効果（過給効果）を有する。
【００３０】吸気系３０において、ターボチャージャ５
０に設けられたインタークーラ３１は、過給によって昇
温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１よ
りも更に下流に設けられたスロットル弁３２は、その開
度を無段階に調節することが出来る電子制御式の開閉弁
であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞
り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有す
る。
０に設けられたインタークーラ３１は、過給によって昇
温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１よ
りも更に下流に設けられたスロットル弁３２は、その開
度を無段階に調節することが出来る電子制御式の開閉弁
であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞
り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有す
る。
【００３１】また、エンジン１には、燃焼室２０の上流
（吸気系３０）及び下流（排気系４０）をバイパスする
排気環流通路（ＥＧＲ通路）６０が形成されている。こ
のＥＧＲ通路６０は、排気の一部を適宜吸気系３０に戻
す機能を有する。ＥＧＲ通路６０には、電子制御によっ
て無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に
調節することが可能なＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通路６０
を通過（環流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ
６２が設けられている。
（吸気系３０）及び下流（排気系４０）をバイパスする
排気環流通路（ＥＧＲ通路）６０が形成されている。こ
のＥＧＲ通路６０は、排気の一部を適宜吸気系３０に戻
す機能を有する。ＥＧＲ通路６０には、電子制御によっ
て無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に
調節することが可能なＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通路６０
を通過（環流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ
６２が設けられている。
【００３２】また、排気系４０において、燃焼室より接
続する排気集合管４０ａ、排気側タービンホイール５２
が設けられた部位より下流側には、排気の流路に沿って
排気通路４０ｂ、ＮＯｘ触媒ケーシング４２、４０ｃが
順次連結されている。ＮＯｘ触媒ケーシング４２には、
排気中に含まれるＮＯｘ等の有害成分を浄化する吸蔵還
元型ＮＯｘ触媒及び、排気中に含まれる煤等の微粒子を
ＮＯｘ等の有害成分と併せて浄化するパティキュレート
フィルタが収容されている。
続する排気集合管４０ａ、排気側タービンホイール５２
が設けられた部位より下流側には、排気の流路に沿って
排気通路４０ｂ、ＮＯｘ触媒ケーシング４２、４０ｃが
順次連結されている。ＮＯｘ触媒ケーシング４２には、
排気中に含まれるＮＯｘ等の有害成分を浄化する吸蔵還
元型ＮＯｘ触媒及び、排気中に含まれる煤等の微粒子を
ＮＯｘ等の有害成分と併せて浄化するパティキュレート
フィルタが収容されている。
【００３３】また、エンジン１の各部位には、各種セン
サが取り付けられており、当該部位の環境条件やエンジ
ン１の運転状態に関する信号を出力する。
サが取り付けられており、当該部位の環境条件やエンジ
ン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００３４】すなわち、レール圧センサ７０は、コモン
レール１２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出
信号を出力する。エアフローメータ７２は、吸気系３０
内のスロットル弁３２下流において吸入空気の流量（吸
気量）Ｇａに応じた検出信号を出力する。空燃比（Ａ／
Ｆ）センサ７３は、排気系４０の触媒ケーシング４２下
流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する
検出信号を出力する。排気温度センサ７４は、同じく排
気系４０の触媒ケーシング４２下流において排気の温度
（排気温度）ＴＥＸに応じた検出信号を出力する。ＮＯ
ｘセンサ７５は、同じく排気系４０の触媒ケーシング４
２下流において排気中のＮＯｘ濃度に応じて連続的に変
化する検出信号を出力する。
レール１２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出
信号を出力する。エアフローメータ７２は、吸気系３０
内のスロットル弁３２下流において吸入空気の流量（吸
気量）Ｇａに応じた検出信号を出力する。空燃比（Ａ／
Ｆ）センサ７３は、排気系４０の触媒ケーシング４２下
流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する
検出信号を出力する。排気温度センサ７４は、同じく排
気系４０の触媒ケーシング４２下流において排気の温度
（排気温度）ＴＥＸに応じた検出信号を出力する。ＮＯ
ｘセンサ７５は、同じく排気系４０の触媒ケーシング４
２下流において排気中のＮＯｘ濃度に応じて連続的に変
化する検出信号を出力する。
【００３５】また、アクセル開度センサ７６はエンジン
１のアクセルペダル（図外）に取り付けられ、同ペダル
の踏み込み量ＡＣＣに応じた検出信号を出力する。クラ
ンク角センサ７７は、エンジン１の出力軸（クランクシ
ャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を
出力する。これら各センサ７０〜７７は、電子制御装置
（ＥＣＵ）８０と電気的に接続されている。
１のアクセルペダル（図外）に取り付けられ、同ペダル
の踏み込み量ＡＣＣに応じた検出信号を出力する。クラ
ンク角センサ７７は、エンジン１の出力軸（クランクシ
ャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を
出力する。これら各センサ７０〜７７は、電子制御装置
（ＥＣＵ）８０と電気的に接続されている。
【００３６】図３に示すように、ＥＣＵ８０は中央演算
処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３及び
運転停止後も記憶した情報が消去されないバックアップ
ＲＡＭ８４、副次的噴射時期計測手段としてのタイマカ
ウンタ８５等と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路８６
と、外部出力回路８７とが、双方向性バス８８により接
続されて構成される論理演算回路を備える。
処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３及び
運転停止後も記憶した情報が消去されないバックアップ
ＲＡＭ８４、副次的噴射時期計測手段としてのタイマカ
ウンタ８５等と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路８６
と、外部出力回路８７とが、双方向性バス８８により接
続されて構成される論理演算回路を備える。
【００３７】ＥＣＵ８０は、前記各種センサの検出信号
を外部入力回路を解して入力し、これら信号に基づいて
エンジン１の燃料噴射等についての基本制御を行う他、
還元剤（還元剤として機能する燃料）添加に係る燃料噴
射の供給量の決定や添加時期等に関する還元剤（燃料）
添加制御等、エンジン１の運転状態に関係する各種制御
を行う。
を外部入力回路を解して入力し、これら信号に基づいて
エンジン１の燃料噴射等についての基本制御を行う他、
還元剤（還元剤として機能する燃料）添加に係る燃料噴
射の供給量の決定や添加時期等に関する還元剤（燃料）
添加制御等、エンジン１の運転状態に関係する各種制御
を行う。
【００３８】尚、燃料噴射弁１３を通じて各期等に燃料
を供給する燃料供給系１０、排気系４０に備えられたＮ
Ｏｘ触媒やパティキュレートフィルタ、及びこれら燃料
供給係１０やＮＯｘ触媒及びパティキュレートフィルタ
の機能を制限するＥＣＵ８０等は、併せて本実施の形態
に係るエンジン１の排気浄化装置を構成する。 とりわ
け、ＥＣＵ８０のＣＰＵ８１上にて作動するプログラム
によって副次的噴射の遅角量を制御する遅角量制御手段
が実現する。前記燃料添加制御等は、当該制御に関する
指令信号を出力するＥＣＵ８０を含め、この排気浄化装
置を構成する各種部材の作動を通じて実施される。
を供給する燃料供給系１０、排気系４０に備えられたＮ
Ｏｘ触媒やパティキュレートフィルタ、及びこれら燃料
供給係１０やＮＯｘ触媒及びパティキュレートフィルタ
の機能を制限するＥＣＵ８０等は、併せて本実施の形態
に係るエンジン１の排気浄化装置を構成する。 とりわ
け、ＥＣＵ８０のＣＰＵ８１上にて作動するプログラム
によって副次的噴射の遅角量を制御する遅角量制御手段
が実現する。前記燃料添加制御等は、当該制御に関する
指令信号を出力するＥＣＵ８０を含め、この排気浄化装
置を構成する各種部材の作動を通じて実施される。
【００３９】次に、以上説明したエンジン１の構成要素
のうち、排気系４０に設けられた触媒ケーシング４２に
ついて、その構成及び機能を詳しく説明する。
のうち、排気系４０に設けられた触媒ケーシング４２に
ついて、その構成及び機能を詳しく説明する。
【００４０】図４は、図１に示した触媒ケーシング４２
を、その内部構造の一部と共に拡大して示す断面図であ
る。触媒ケーシング４２は、その内部に吸蔵還元型ＮＯ
ｘ触媒４２ｂを担持したパティキュレートフィルタ４２
ａを収容する。
を、その内部構造の一部と共に拡大して示す断面図であ
る。触媒ケーシング４２は、その内部に吸蔵還元型ＮＯ
ｘ触媒４２ｂを担持したパティキュレートフィルタ４２
ａを収容する。
【００４１】ＮＯｘ触媒４２ｂは、例えばアルミナ（Ａ
Ｌ2Ｏ3）を主材料とした担体とし、この担体の表面にＮ
Ｏｘ吸収剤として機能する、例えばカリウム（Ｋ）、ナ
トリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃ
ｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシ
ウム（Ｃａ）、のようなアルカリ土類金属、あるいはイ
ットリウム（Ｙ）のような希土類と、酸化触媒（貴金属
触媒）として機能する、例えば白金（Ｐｔ）のような貴
金属とが担持されることによって構成される。
Ｌ2Ｏ3）を主材料とした担体とし、この担体の表面にＮ
Ｏｘ吸収剤として機能する、例えばカリウム（Ｋ）、ナ
トリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃ
ｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシ
ウム（Ｃａ）、のようなアルカリ土類金属、あるいはイ
ットリウム（Ｙ）のような希土類と、酸化触媒（貴金属
触媒）として機能する、例えば白金（Ｐｔ）のような貴
金属とが担持されることによって構成される。
【００４２】パティキュレートフィルタ４２ａは、例え
ばコージライトのような多孔質材料から形成されてお
り、従って排気ガス流入通路に流入した排気ガスは、端
部が閉鎖されているために矢印で示されるように周囲の
多孔質材料からなる隔壁を通りって隣接する排気ガス流
入通路に流出する。
ばコージライトのような多孔質材料から形成されてお
り、従って排気ガス流入通路に流入した排気ガスは、端
部が閉鎖されているために矢印で示されるように周囲の
多孔質材料からなる隔壁を通りって隣接する排気ガス流
入通路に流出する。
【００４３】尚、本実施の形態では、パティキュレート
フィルタ４２ａの隔壁の表面上、及び隔壁の細孔の内壁
面に、前記のアルミナ等からなる担体の層が形成されて
おり、この担体上に貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤からなる
ＮＯｘ触媒４２ｂが担持されている。
フィルタ４２ａの隔壁の表面上、及び隔壁の細孔の内壁
面に、前記のアルミナ等からなる担体の層が形成されて
おり、この担体上に貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤からなる
ＮＯｘ触媒４２ｂが担持されている。
【００４４】ＮＯｘ吸収剤は、排気中の酸素濃度が高い
状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低い状態
ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排気中にＮ
Ｏｘが放出された時、排気中にＨＣやＣＯ等が存在して
いれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣＯの酸化反応を促
すことで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣＯを還元成分と
する酸化還元反応が両者間で起こる。すなわち、ＨＣや
ＣＯはＣＯ2やＨ2Ｏに酸化され、ＮＯｘはＮ2に還元さ
れる。
状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低い状態
ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排気中にＮ
Ｏｘが放出された時、排気中にＨＣやＣＯ等が存在して
いれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣＯの酸化反応を促
すことで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣＯを還元成分と
する酸化還元反応が両者間で起こる。すなわち、ＨＣや
ＣＯはＣＯ2やＨ2Ｏに酸化され、ＮＯｘはＮ2に還元さ
れる。
【００４５】また、ＮＯｘ触媒を構成している貴金属触
媒はＨＣの酸化を促して、ＨＣの酸化反応熱により床温
を昇温する。
媒はＨＣの酸化を促して、ＨＣの酸化反応熱により床温
を昇温する。
【００４６】また、ＮＯｘ吸収剤は排気中の酸素濃度が
高い状態である時にでも所定の限界量のＮＯｘを吸収す
ると、それ以上ＮＯｘを吸収しなくなる。エンジン１で
は、触媒ケーシング４２内に収容されたＮＯｘ触媒４２
ｂのＮＯｘ吸収量が限界量に達する前に、排気通路の触
媒ケーシング４２上流に還元剤（本実施の形態では副次
的噴射による未燃焼燃料）を添加供給することで、ＮＯ
ｘ触媒４２ｂを活性化して吸収されたＮＯｘを放出及び
還元浄化し、ＮＯｘ触媒４２ｂのＮＯｘ吸収能力を回復
させるといった制御を所定のインターバルで繰り返す。
高い状態である時にでも所定の限界量のＮＯｘを吸収す
ると、それ以上ＮＯｘを吸収しなくなる。エンジン１で
は、触媒ケーシング４２内に収容されたＮＯｘ触媒４２
ｂのＮＯｘ吸収量が限界量に達する前に、排気通路の触
媒ケーシング４２上流に還元剤（本実施の形態では副次
的噴射による未燃焼燃料）を添加供給することで、ＮＯ
ｘ触媒４２ｂを活性化して吸収されたＮＯｘを放出及び
還元浄化し、ＮＯｘ触媒４２ｂのＮＯｘ吸収能力を回復
させるといった制御を所定のインターバルで繰り返す。
【００４７】前記のパティキュレートフィルタ４２ａに
おいては、その表面に担持するＮＯｘ触媒４２ｂが、Ｎ
Ｏｘを吸収、放出及び浄化を繰り返し行うことは上述し
た通りであるが、その一方、ＮＯｘ触媒４２ｂはこのよ
うなＮＯｘの浄化を行う過程で、昇温して副次的に活性
酸素を生成する特性を有する。パティキュレートフィル
タ４２ａを排気が通過する際にその排気中に含まれる煤
等の微粒子成分は多孔質材料により、捕捉される。ここ
で、ＮＯｘ触媒４２ｂの生成する活性酸素は、酸化剤と
して極めて高い反応性（活性）を有するため、補作され
た微粒子成分は、燃料添加によって昇温した状態でこの
活性酸素と輝炎を発することなく速やかに反応し、浄化
されることとなる。
おいては、その表面に担持するＮＯｘ触媒４２ｂが、Ｎ
Ｏｘを吸収、放出及び浄化を繰り返し行うことは上述し
た通りであるが、その一方、ＮＯｘ触媒４２ｂはこのよ
うなＮＯｘの浄化を行う過程で、昇温して副次的に活性
酸素を生成する特性を有する。パティキュレートフィル
タ４２ａを排気が通過する際にその排気中に含まれる煤
等の微粒子成分は多孔質材料により、捕捉される。ここ
で、ＮＯｘ触媒４２ｂの生成する活性酸素は、酸化剤と
して極めて高い反応性（活性）を有するため、補作され
た微粒子成分は、燃料添加によって昇温した状態でこの
活性酸素と輝炎を発することなく速やかに反応し、浄化
されることとなる。
【００４８】次に、本実施の形態に係る燃料供給制御の
基本原理や制御手順等について詳述する。
基本原理や制御手順等について詳述する。
【００４９】一般に、ディーゼルエンジンでは、燃焼室
内で燃焼に供される燃料及び空気の混合気の酸素濃度
が、殆どの運転領域で高濃度状態にある。
内で燃焼に供される燃料及び空気の混合気の酸素濃度
が、殆どの運転領域で高濃度状態にある。
【００５０】燃焼に供される混合気の酸素濃度は、燃焼
に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度
に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度（空
燃比）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比）も基本
的には同様に高くなる。一方、上述したように、ＮＯｘ
触媒４２ｂは排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを吸収
し、低ければＮＯｘをＮＯ2若しくはＮＯに還元して放
出する特性を有するため、排気中の酸素が高濃度にある
限りＮＯｘを吸収することとなる。ただし、当該ＮＯｘ
触媒４２ｂのＮＯｘ吸収量に限界量が存在し、同ＮＯｘ
触媒４２ｂが限界量のＮＯｘを吸収した状態では、排気
中のＮＯｘは同ＮＯｘ触媒４２ｂに吸収されず触媒ケー
シング４２を素通りすることとなる。
に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度
に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度（空
燃比）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比）も基本
的には同様に高くなる。一方、上述したように、ＮＯｘ
触媒４２ｂは排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを吸収
し、低ければＮＯｘをＮＯ2若しくはＮＯに還元して放
出する特性を有するため、排気中の酸素が高濃度にある
限りＮＯｘを吸収することとなる。ただし、当該ＮＯｘ
触媒４２ｂのＮＯｘ吸収量に限界量が存在し、同ＮＯｘ
触媒４２ｂが限界量のＮＯｘを吸収した状態では、排気
中のＮＯｘは同ＮＯｘ触媒４２ｂに吸収されず触媒ケー
シング４２を素通りすることとなる。
【００５１】ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収作用を復帰させる
ため、還元剤をＮＯｘ吸収材に添加する必要があるが、
エンジンの構成上、通常の燃料噴射を行った場合に、酸
素濃度が低い、すなわち還元剤である燃料を多量に含ん
だ排気ガスは排出され難い。
ため、還元剤をＮＯｘ吸収材に添加する必要があるが、
エンジンの構成上、通常の燃料噴射を行った場合に、酸
素濃度が低い、すなわち還元剤である燃料を多量に含ん
だ排気ガスは排出され難い。
【００５２】よって、通常の燃料噴射（主噴射）の後、
燃焼工程の後半、若しくは燃焼工程後に再び燃料を噴射
（副次的噴射）して排気中に未燃焼燃料成分を添加する
方法により排気中の還元剤成分を増量させ、この還元成
分により、ＮＯｘ吸収作用を復帰させる。
燃焼工程の後半、若しくは燃焼工程後に再び燃料を噴射
（副次的噴射）して排気中に未燃焼燃料成分を添加する
方法により排気中の還元剤成分を増量させ、この還元成
分により、ＮＯｘ吸収作用を復帰させる。
【００５３】エンジン１のＥＣＵ８０は、ＮＯｘセンサ
７５の出力信号に基づいてＮＯｘ触媒４２ｂ下流におけ
る排気中のＮＯｘ濃度を連続的に観測する。ＮＯｘ触媒
４２ｂによるＮＯｘの吸収能力（吸収効率）は、当該Ｎ
Ｏｘ触媒４２ｂに吸蔵されているＮＯｘ量が多くなるほ
ど、言い換えれば、ＮＯｘ触媒４２ｂに吸蔵されている
ＮＯｘ量が当該ＮＯｘ触媒４２ｂの吸蔵し得るＮＯｘの
最大量（飽和量）に近づくほど低くなる。すなわち、Ｎ
Ｏｘ触媒４２ｂ内におけるＮＯｘの吸蔵量が増大すれ
ば、当該触媒ケーシング４２を素通りして下流に放出さ
れるＮＯｘ濃度も上昇するようになる。こうした両者の
推移様態には、十分な相関性があるため、ＮＯｘ濃度の
推移様態に基づいてＮＯｘ触媒４２ｂ内におけるＮＯｘ
の吸蔵量を把握することが出来る。
７５の出力信号に基づいてＮＯｘ触媒４２ｂ下流におけ
る排気中のＮＯｘ濃度を連続的に観測する。ＮＯｘ触媒
４２ｂによるＮＯｘの吸収能力（吸収効率）は、当該Ｎ
Ｏｘ触媒４２ｂに吸蔵されているＮＯｘ量が多くなるほ
ど、言い換えれば、ＮＯｘ触媒４２ｂに吸蔵されている
ＮＯｘ量が当該ＮＯｘ触媒４２ｂの吸蔵し得るＮＯｘの
最大量（飽和量）に近づくほど低くなる。すなわち、Ｎ
Ｏｘ触媒４２ｂ内におけるＮＯｘの吸蔵量が増大すれ
ば、当該触媒ケーシング４２を素通りして下流に放出さ
れるＮＯｘ濃度も上昇するようになる。こうした両者の
推移様態には、十分な相関性があるため、ＮＯｘ濃度の
推移様態に基づいてＮＯｘ触媒４２ｂ内におけるＮＯｘ
の吸蔵量を把握することが出来る。
【００５４】そこで、ＥＣＵ８０は、触媒ケーシング４
２下流におけるＮＯｘ濃度が所定濃度を上回ったところ
で、ＮＯｘ触媒４２ｂ内のＮＯｘ吸蔵量が所定量を上回
ったものと判断して、燃焼室２０における燃料噴射を、
主噴射と副次的噴射とにわけ、排気中に未燃焼燃料を含
ませることにより、排気系４０の触媒ケーシング４２上
流に所定量の燃料を添加して、触媒ケーシング４２内に
流入する排気中の還元成分量を一時的に増量し、空燃比
を低下させる。
２下流におけるＮＯｘ濃度が所定濃度を上回ったところ
で、ＮＯｘ触媒４２ｂ内のＮＯｘ吸蔵量が所定量を上回
ったものと判断して、燃焼室２０における燃料噴射を、
主噴射と副次的噴射とにわけ、排気中に未燃焼燃料を含
ませることにより、排気系４０の触媒ケーシング４２上
流に所定量の燃料を添加して、触媒ケーシング４２内に
流入する排気中の還元成分量を一時的に増量し、空燃比
を低下させる。
【００５５】前記の副次的噴射を行うことにより、ＮＯ
ｘ触媒４２ｂは還元されるが、副次的噴射を行った際
に、潤滑油で被膜された燃焼室内壁面２１に燃料が付着
し、そのまま潤滑油に取り込まれて潤滑油を希釈する問
題がある。
ｘ触媒４２ｂは還元されるが、副次的噴射を行った際
に、潤滑油で被膜された燃焼室内壁面２１に燃料が付着
し、そのまま潤滑油に取り込まれて潤滑油を希釈する問
題がある。
【００５６】副次的噴射を行う時期が上死角よりあまり
遅れていない位置で行われるのであれば、潤滑油の希釈
はあまり発生しないが、上死角より遅れた位置で副次的
噴射を行った際には、顕著に見受けられる。
遅れていない位置で行われるのであれば、潤滑油の希釈
はあまり発生しないが、上死角より遅れた位置で副次的
噴射を行った際には、顕著に見受けられる。
【００５７】しかし、燃料により希釈された潤滑油は、
その燃料の揮発性から所定の時間を経過した後には潤滑
油中の燃料が揮発し、再び潤滑油としての性能を有する
ようになる。よってＥＣＵ８０にて前回の副次的噴射を
行った日時を、ＲＡＭ８３及びバックアップＲＡＭ８４
に記憶し、計測手段としてのタイマカウンタ８５によっ
て今回副次的噴射を行った日時までを測定し、これをＣ
ＰＵ８１に伝える。ＣＰＵ８１上の遅角量制御手段で
は、測定結果とＲＯＭ８２に記憶してある潤滑油中に希
釈した燃料が蒸発するまでに必要な時間（Δｔstd）と
比較して、その比較結果により、副次的噴射を行う遅角
量を制御する。蒸発するまでに必要な時間より長い間隔
で今回の副次的噴射が行われていれば図５のｂ位置のよ
うに遅角量を大きくして燃料添加量を増やし、短い間隔
で今回の副次的噴射が行われる場合は図５のａ位置のよ
うに遅角量を小さくして燃料添加量を少なくする。
その燃料の揮発性から所定の時間を経過した後には潤滑
油中の燃料が揮発し、再び潤滑油としての性能を有する
ようになる。よってＥＣＵ８０にて前回の副次的噴射を
行った日時を、ＲＡＭ８３及びバックアップＲＡＭ８４
に記憶し、計測手段としてのタイマカウンタ８５によっ
て今回副次的噴射を行った日時までを測定し、これをＣ
ＰＵ８１に伝える。ＣＰＵ８１上の遅角量制御手段で
は、測定結果とＲＯＭ８２に記憶してある潤滑油中に希
釈した燃料が蒸発するまでに必要な時間（Δｔstd）と
比較して、その比較結果により、副次的噴射を行う遅角
量を制御する。蒸発するまでに必要な時間より長い間隔
で今回の副次的噴射が行われていれば図５のｂ位置のよ
うに遅角量を大きくして燃料添加量を増やし、短い間隔
で今回の副次的噴射が行われる場合は図５のａ位置のよ
うに遅角量を小さくして燃料添加量を少なくする。
【００５８】ＲＯＭ８２に記憶させている潤滑油中に希
釈した燃料が蒸発するまでに必要な時間（Δｔstd）
は、実用上問題となる上限値まで燃料により希釈された
潤滑油から、完全に燃料が蒸発するまでの時間を実験的
に求めた時間であり、エンジン形状、潤滑油量の違いに
より、さまざまな値を取り、一般には４〜８時間程度の
値を取るが、この値に限る物ではない。また、蒸発率９
０は前記上限値の燃料希釈量（ｐｍａｘ）を前記の実験
的に求めた時間により除したもの（ｐｍａｘ／Δ
ｔstd）である。
釈した燃料が蒸発するまでに必要な時間（Δｔstd）
は、実用上問題となる上限値まで燃料により希釈された
潤滑油から、完全に燃料が蒸発するまでの時間を実験的
に求めた時間であり、エンジン形状、潤滑油量の違いに
より、さまざまな値を取り、一般には４〜８時間程度の
値を取るが、この値に限る物ではない。また、蒸発率９
０は前記上限値の燃料希釈量（ｐｍａｘ）を前記の実験
的に求めた時間により除したもの（ｐｍａｘ／Δ
ｔstd）である。
【００５９】蒸発するまでに必要な時間（Δｔstd）よ
り短い期間で今回の副次的噴射が行われる場合は、副次
的噴射の時期を図５のａの遅角量に設定し、潤滑油の燃
料による希釈が起こらないような時期に設定する。この
時の経過時間と潤滑油中に溶解した燃料量の関係は図６
（ａ）に示すようになる。
り短い期間で今回の副次的噴射が行われる場合は、副次
的噴射の時期を図５のａの遅角量に設定し、潤滑油の燃
料による希釈が起こらないような時期に設定する。この
時の経過時間と潤滑油中に溶解した燃料量の関係は図６
（ａ）に示すようになる。
【００６０】これに対して蒸発するまでに必要な時間
（Δｔstd）より長い期間で今回の副次的噴射が行われ
る場合は、副次的噴射の時期を図５のｂの遅角量に設定
し、この時の経過時間と潤滑油中に溶解した燃料量の関
係は図６（ｂ）に示すようになる。
（Δｔstd）より長い期間で今回の副次的噴射が行われ
る場合は、副次的噴射の時期を図５のｂの遅角量に設定
し、この時の経過時間と潤滑油中に溶解した燃料量の関
係は図６（ｂ）に示すようになる。
【００６１】以下、本実施の形態に係るエンジン１のＥ
ＣＵ８０が実施する「燃料添加制御」に関し、その具体
的な処理手順についてフローチャートを参照して説明す
る。
ＣＵ８０が実施する「燃料添加制御」に関し、その具体
的な処理手順についてフローチャートを参照して説明す
る。
【００６２】図７には、副次的噴射を行うに当たり、そ
の添加量や添加時期を制御するために実施される「副次
的燃料添加制御ルーチン」の処理内容を示す。このルー
チン処理はＥＣＵ８０を通じてエンジン１の始動と同時
にその実行が開始され、所定時間毎に繰り返される。
の添加量や添加時期を制御するために実施される「副次
的燃料添加制御ルーチン」の処理内容を示す。このルー
チン処理はＥＣＵ８０を通じてエンジン１の始動と同時
にその実行が開始され、所定時間毎に繰り返される。
【００６３】処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ
８０はステップＳ１０１において、燃料添加の実施に係
る、燃料噴射弁１３の電磁弁の制御にとって必要な運転
状況を把握する。例えばＥＣＵ８０はクランク角センサ
７７の出力信号に基づいてエンジン１の機関回転数ＮＥ
を、またＮＯｘセンサ７５の出力信号に基づいて排気中
のＮＯｘ濃度を各々演算する。またアクセルの踏み込み
量ＡＣＣや排気温度ＴＥＸ等を把握する。
８０はステップＳ１０１において、燃料添加の実施に係
る、燃料噴射弁１３の電磁弁の制御にとって必要な運転
状況を把握する。例えばＥＣＵ８０はクランク角センサ
７７の出力信号に基づいてエンジン１の機関回転数ＮＥ
を、またＮＯｘセンサ７５の出力信号に基づいて排気中
のＮＯｘ濃度を各々演算する。またアクセルの踏み込み
量ＡＣＣや排気温度ＴＥＸ等を把握する。
【００６４】次にＳ１０２で、ＮＯｘセンサで検出した
排気中のＮＯｘ濃度から、この濃度が所定値以上なら、
次のステップに進み、所定値以下なら燃料添加する必要
はないので、本ルーチンを抜けて触媒への燃料添加を行
わずに終了する。
排気中のＮＯｘ濃度から、この濃度が所定値以上なら、
次のステップに進み、所定値以下なら燃料添加する必要
はないので、本ルーチンを抜けて触媒への燃料添加を行
わずに終了する。
【００６５】次にＳ１０３で、副次的噴射が行えるかど
うかを判断する。副次的噴射を行う際にはエンジン１の
仕事量が減少するため、上り坂や、吸加速時、発進時
等、エンジン１に高負荷が掛かる状態であるなら副次的
噴射が行えないため、本ルーチンを抜けて触媒の燃料添
加を行わずに終了する。低負荷状態であるなら次のステ
ップに進む。
うかを判断する。副次的噴射を行う際にはエンジン１の
仕事量が減少するため、上り坂や、吸加速時、発進時
等、エンジン１に高負荷が掛かる状態であるなら副次的
噴射が行えないため、本ルーチンを抜けて触媒の燃料添
加を行わずに終了する。低負荷状態であるなら次のステ
ップに進む。
【００６６】Ｓ１０４では、副次的噴射を行う時期を設
定する。タイマカウンタ８５により、前回の副次的噴射
を行った日時から、今回の副次的噴射を行う日時までを
計測し、ある一定値：Δｔstdより大きい場合はＳ１０
５のステップに進み、小さい場合はＳ１０６のステップ
に進む。
定する。タイマカウンタ８５により、前回の副次的噴射
を行った日時から、今回の副次的噴射を行う日時までを
計測し、ある一定値：Δｔstdより大きい場合はＳ１０
５のステップに進み、小さい場合はＳ１０６のステップ
に進む。
【００６７】Ｓ１０５，Ｓ１０６では、それぞれ噴射時
期ｂ、ａの時期に副次的噴射を行う。噴射時期ｂでは遅
角量を大きくして噴射時期の遅れを大きくすることで、
潤滑油への燃料の希釈は多くなるが、触媒への未燃焼燃
料添加量を多くする。噴射時期ａでは、遅角量を小さく
して、噴射時期の遅れを小さくすることで、潤滑油への
燃料の希釈が殆どない状態にするか、若しくは潤滑油へ
の希釈はあるが、少量であり、触媒への未燃焼燃料添加
量は噴射時期ｂに比べて少なくなる。以上のステップを
終了して、本ルーチンは終了する。
期ｂ、ａの時期に副次的噴射を行う。噴射時期ｂでは遅
角量を大きくして噴射時期の遅れを大きくすることで、
潤滑油への燃料の希釈は多くなるが、触媒への未燃焼燃
料添加量を多くする。噴射時期ａでは、遅角量を小さく
して、噴射時期の遅れを小さくすることで、潤滑油への
燃料の希釈が殆どない状態にするか、若しくは潤滑油へ
の希釈はあるが、少量であり、触媒への未燃焼燃料添加
量は噴射時期ｂに比べて少なくなる。以上のステップを
終了して、本ルーチンは終了する。
【００６８】以上、実施の形態を行うことにより、潤滑
油が燃料によって過度に希釈されることなく、副次的噴
射を行うことが可能となる。
油が燃料によって過度に希釈されることなく、副次的噴
射を行うことが可能となる。
【００６９】尚、本実施の形態ではＮＯｘセンサ７５の
検出信号において燃料添加の判断要因としたが、これに
替え、他の運転状況に関するパラメータに基づいてＮＯ
ｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘ量を推定すると共に、こ
の推定量を元にして副次的噴射により燃料添加を行って
もよい。
検出信号において燃料添加の判断要因としたが、これに
替え、他の運転状況に関するパラメータに基づいてＮＯ
ｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘ量を推定すると共に、こ
の推定量を元にして副次的噴射により燃料添加を行って
もよい。
【００７０】また、当該実施の形態ではディーゼルエン
ジンの排気浄化装置において適用したが、希薄燃焼を行
うガソリンエンジンにも好適に本発明を実施することが
可能である。また、内燃機関の気筒数、気筒の配列方法
については異なる場合についても本発明を適応すること
が可能である。
ジンの排気浄化装置において適用したが、希薄燃焼を行
うガソリンエンジンにも好適に本発明を実施することが
可能である。また、内燃機関の気筒数、気筒の配列方法
については異なる場合についても本発明を適応すること
が可能である。
【００７１】以上の発明により、排気浄化装置に有する
触媒を活性化させ、昇温する還元剤である未燃焼燃料を
添加する際に、潤滑油を希釈する燃料量を、それ以上増
加させることなく副次的噴射を行い、かつ副次的噴射の
噴射時期を遅らせて、還元剤として添加される未燃焼燃
料を増加させることが可能となる。
触媒を活性化させ、昇温する還元剤である未燃焼燃料を
添加する際に、潤滑油を希釈する燃料量を、それ以上増
加させることなく副次的噴射を行い、かつ副次的噴射の
噴射時期を遅らせて、還元剤として添加される未燃焼燃
料を増加させることが可能となる。
【図１】本発明実施の形態に係るディーゼルエンジンシ
ステムを示す概略構成図
ステムを示す概略構成図
【図２】（ａ）（ｂ）同実施の形態に係る、内燃機関の
断面概念図。
断面概念図。
【図３】同実施の形態に係る、ＥＣＵ周りの構成概念
図。
図。
【図４】同実施の形態に係る、触媒ケーシングの断面概
念図。
念図。
【図５】同実施の形態に係る、副次的噴射の遅角量と潤
滑油希釈量、触媒添加量との関係を示すグラフ。
滑油希釈量、触媒添加量との関係を示すグラフ。
【図６】（ａ）（ｂ）同実施の形態に係る、副次的噴射
時期と潤滑油希釈量との関係を示すグラフ。
時期と潤滑油希釈量との関係を示すグラフ。
【図７】同実施の形態に係る副次的噴射制御を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
１ エンジン（内燃機関）
１０ 燃料供給系
１１ サプライポンプ
１２ コモンレール（蓄圧室）
１３ 燃料噴射弁
１４ 制御弁
１７ 燃料添加ノズル
２０ 燃焼室
２１ 燃焼室内面
３０ 吸気系
３１ インタークーラ
３２ スロットル弁
４０ 排気系
４０ａ 排気集合管
４０ｂ、ｃ 排気通路
４２ 触媒ケーシング
４２ａ パティキュレートフィルタ
４２ｂ 吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒）
４２ｃ 栓詰め
４３ 噴射燃料溜まり
５０ ターボチャージャ
５１ シャフト
５２ 排気側タービンホイール
５３ 吸気側タービンホイール
６０ ＥＧＲ通路
６１ ＥＧＲ弁
６２ ＥＧＲクーラ
７０ レール圧センサ
７１ 燃焼センサ
７２ エアフローメータ
７３ 空燃比（Ａ／Ｆ）センサ
７４ 排気温センサ
７５ ＮＯｘセンサ
７６ アクセル開度センサ
７７ クランク角センサ
７８ 触媒流入排気温センサ
８０ 電子制御装置（ＥＣＵ）
８１ 中央演算処理装置（ＣＰＵ）
８２ 読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
８３ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
８４ バックアップＲＡＭ
８５ タイマカウンタ
８６ 外部入力回路
８７ 外部出力回路
８８ 双方向バス
９０ 蒸発率
Ｐ１ 機関燃料通路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 曲田 尚史
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 柴田 大介
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 石山 忍
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 根上 秋彦
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） 3G090 AA03 BA01 CA01 DA12 DA18
DA20 DB07
3G091 AA18 AB06 AB09 AB13 BA00
BA14 CB03 EA01 EA03 EA05
EA07 EA17 EA33 FA13 FC01
GA06 GB02W GB03W GB04W
GB05W GB06W GB10X
3G301 HA02 HA11 HA13 JA00 JA25
KA08 LB11 MA19 MA23 MA26
NC02 NE22 NE23 PA01Z
PB08Z PD01Z PD04Z PD11Z
PE01Z PE03Z PF03Z
Claims (4)
- 【請求項１】内燃機関の燃焼室内における燃料の主噴射
の後に副次的噴射を行うことにより未燃焼燃料を排気通
路に供給するとともに、この未燃焼燃料によって窒素酸
化物を還元する触媒を、排気通路内に配置した排気浄化
装置において、 前回の副次的噴射から今回の副次的噴射までの間隔を計
測する副噴射時期計測手段と、 前記計測に応じて副次的噴射の遅角量を制御する遅角量
制御手段と、を有することを特徴とする内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項２】前記制御手段は副次的噴射を行う間隔を長
くした際に、遅角量を大きくすることを特徴とする請求
項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】遅角量の変化に応じて、触媒への燃料供給
量が変化することを特徴とする請求項１または２に記載
の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項４】内燃機関の燃焼室内で行われる燃料の主噴
射の後に副次的噴射を行うことで未燃焼燃料を排気通路
に設けた、触媒に供給して窒素酸化物を還元する排気浄
化方法において、 前回行った副次的噴射から今回行った副次的噴射までの
期間を計測し、その計測結果に応じて副次的噴射を行う
際の遅角量を変えることを特徴とする内燃機関の排気浄
化方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001313127A JP3736417B2 (ja) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001313127A JP3736417B2 (ja) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003120390A true JP2003120390A (ja) | 2003-04-23 |
| JP3736417B2 JP3736417B2 (ja) | 2006-01-18 |
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ID=19131670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001313127A Expired - Fee Related JP3736417B2 (ja) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3736417B2 (ja) |
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-
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- 2001-10-10 JP JP2001313127A patent/JP3736417B2/ja not_active Expired - Fee Related
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