JP2011038447A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2011038447A
JP2011038447A JP2009185184A JP2009185184A JP2011038447A JP 2011038447 A JP2011038447 A JP 2011038447A JP 2009185184 A JP2009185184 A JP 2009185184A JP 2009185184 A JP2009185184 A JP 2009185184A JP 2011038447 A JP2011038447 A JP 2011038447A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
fuel
piston
chamber
supplied
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009185184A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5428633B2 (en
Inventor
Takayuki Sakamoto
隆行 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP2009185184A priority Critical patent/JP5428633B2/en
Publication of JP2011038447A publication Critical patent/JP2011038447A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5428633B2 publication Critical patent/JP5428633B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inhibit fluctuation of fuel pressure supplied to a fuel injection valve provided in an exhaust passage. <P>SOLUTION: An internal combustion engine 1 includes: the fuel injection valve 21 provided in the exhaust passage 12; a supply pump 4 supplying fuel; and a fuel pressure compensating device 30 arranged between the supply pump 4 and the fuel injection valve 21 and compensating fuel pressure supplied to the fuel injection valve 21. The fuel pressure supplied to the fuel injection valve 21 can be compensated, allowing the fluctuation of the fuel pressure to be inhibited and an amount of the fuel injected from the fuel injection valve to be accurately controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は内燃機関に係り、特に、排気通路に設けられた燃料噴射弁を備えた内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly, to an internal combustion engine provided with a fuel injection valve provided in an exhaust passage.

例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路には、吸蔵還元型NOx触媒等の排気浄化要素が設けられている。そしてこの排気浄化要素を定期的に再生するため、排気通路に設けられた燃料噴射弁から排気通路内に燃料を噴射供給することが行われている(例えば特許文献1参照)。   For example, an exhaust purification element such as an NOx storage reduction catalyst is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine such as a diesel engine. In order to periodically regenerate the exhaust purification element, fuel is injected and supplied into the exhaust passage from a fuel injection valve provided in the exhaust passage (see, for example, Patent Document 1).

特開2008−121455号公報JP 2008-112455 A

この場合、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を正確に制御することが望ましいが、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力変動に起因して燃料噴射量を正確に制御することが困難な場合がある。例えば、燃料圧力が増大して実際の燃料噴射量が目標量よりも多くなると、吸蔵還元型NOx触媒に対し過剰にリッチな排気ガスが供給されてしまい、その硫黄被毒再生時に触媒温度が十分に上昇せず、不適切な再生処理となる虞がある。   In this case, it is desirable to accurately control the amount of fuel injected from the fuel injection valve, but it is difficult to accurately control the fuel injection amount due to pressure fluctuations of the fuel supplied to the fuel injection valve. There is a case. For example, if the fuel pressure increases and the actual fuel injection amount exceeds the target amount, an excessively rich exhaust gas is supplied to the NOx storage reduction catalyst, and the catalyst temperature is sufficiently high during the sulfur poisoning regeneration. However, there is a risk of inappropriate regeneration processing.

そこで本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、排気通路に設けられた燃料噴射弁に供給される燃料の圧力変動を抑制し得る内燃機関を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can suppress pressure fluctuations of fuel supplied to a fuel injection valve provided in an exhaust passage. .

本発明の一形態によれば、排気通路に設けられた燃料噴射弁と、燃料を供給する供給ポンプと、前記供給ポンプと前記燃料噴射弁の間に介設され、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を補償する燃圧補償装置と、を備えることを特徴とする内燃機関が提供される。   According to an aspect of the present invention, a fuel injection valve provided in an exhaust passage, a supply pump that supplies fuel, and a fuel pump provided between the supply pump and the fuel injection valve are supplied to the fuel injection valve. An internal combustion engine comprising: a fuel pressure compensator that compensates for the pressure of the fuel.

これによれば、燃圧補償装置により、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を補償することができる。よって燃料圧力の変動を抑制し、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を正確に制御することが可能となる。   According to this, the fuel pressure supplied to the fuel injection valve can be compensated by the fuel pressure compensator. Therefore, fluctuations in fuel pressure can be suppressed, and the amount of fuel injected from the fuel injection valve can be accurately controlled.

好ましくは、前記燃圧補償装置が、前記供給ポンプから供給された第1圧力の燃料が導入され且つ前記燃料噴射弁に供給される第2圧力の燃料が導出される装置本体と、該装置本体内に往復動可能に配設された補償ピストンと、前記装置本体及び前記補償ピストンの間に形成されたオリフィスとを備え、前記補償ピストンが、前記第1圧力と前記第2圧力の差圧に応じて前記オリフィスを拡縮し、前記差圧を無くすように移動する。   Preferably, the fuel pressure compensator includes an apparatus main body into which the first pressure fuel supplied from the supply pump is introduced and the second pressure fuel supplied to the fuel injection valve is led out, and the inside of the apparatus main body A compensation piston disposed in a reciprocable manner, and an orifice formed between the apparatus main body and the compensation piston, wherein the compensation piston responds to a differential pressure between the first pressure and the second pressure. The orifice is expanded and contracted to move so as to eliminate the differential pressure.

これにより、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力すなわち第2圧力が、供給ポンプから供給された燃料の圧力すなわち第1圧力と等しくなるように制御される。   Thus, the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve, that is, the second pressure is controlled to be equal to the pressure of the fuel supplied from the supply pump, that is, the first pressure.

好ましくは、前記燃圧補償装置が、装置本体と、該装置本体内に往復動可能に配設された補償ピストンとを備え、
前記装置本体内に、第1チャンバ、第2チャンバ、第3チャンバ及び第4チャンバが画成され、前記補償ピストンは、前記第1及び第2チャンバを仕切る第1ピストンと、前記第2及び第3チャンバを仕切る第2ピストンと、前記第3及び第4チャンバを仕切る第3ピストンとを備え、
前記第1及び第3チャンバには、前記供給ポンプから供給された第1圧力の燃料が導入され、前記第2、第3及び第4チャンバには、前記燃料噴射弁に供給される第2圧力の燃料が貯留され、
前記補償ピストンは、少なくとも前記第1ピストンが受ける第1圧力と第2圧力の差圧によって移動し、
前記第3チャンバ内に位置する前記第3ピストンは、前記第3チャンバの内壁との間に、前記補償ピストンの移動によって拡縮するオリフィスを形成し、
前記オリフィスは、前記第3チャンバにおける前記第1圧力の燃料の導入部と、前記第3チャンバにおける前記第2圧力の燃料の導出部との間に位置される。
Preferably, the fuel pressure compensator includes an apparatus main body and a compensation piston disposed in the apparatus main body so as to be able to reciprocate.
A first chamber, a second chamber, a third chamber, and a fourth chamber are defined in the apparatus body, and the compensation piston includes a first piston that partitions the first and second chambers, and the second and second chambers. A second piston that partitions three chambers, and a third piston that partitions the third and fourth chambers,
A first pressure fuel supplied from the supply pump is introduced to the first and third chambers, and a second pressure supplied to the fuel injection valve is supplied to the second, third, and fourth chambers. Of fuel is stored,
The compensation piston moves at least by a differential pressure between the first pressure and the second pressure received by the first piston,
The third piston located in the third chamber forms an orifice between the inner wall of the third chamber and expands / contracts by the movement of the compensation piston,
The orifice is positioned between the first pressure fuel introduction section in the third chamber and the second pressure fuel introduction section in the third chamber.

好ましくは、前記第2圧力が前記第1圧力より低くなったとき、前記補償ピストンが前記オリフィスを拡大する第1方向に移動して前記第2圧力を増大し、前記第2圧力が前記第1圧力より高くなったとき、前記補償ピストンが前記オリフィスを縮小する第2方向に移動して前記第2圧力を減少する。   Preferably, when the second pressure becomes lower than the first pressure, the compensation piston moves in a first direction to expand the orifice to increase the second pressure, and the second pressure is increased to the first pressure. When higher than the pressure, the compensating piston moves in a second direction to reduce the orifice to reduce the second pressure.

好ましくは、前記燃圧補償装置が、前記補償ピストンの位置を検出するための検出手段と、前記検出手段により検出された前記補償ピストンの位置に基づいて前記供給ポンプから供給された燃料の圧力を増減するための圧力調整手段と、をさらに備える。   Preferably, the fuel pressure compensation device increases or decreases the pressure of the fuel supplied from the supply pump based on the detection means for detecting the position of the compensation piston and the position of the compensation piston detected by the detection means. And pressure adjusting means.

本発明は、排気通路に設けられた燃料噴射弁に供給される燃料の圧力変動を抑制することができるという、優れた効果を発揮する。   The present invention exhibits an excellent effect that the pressure fluctuation of the fuel supplied to the fuel injection valve provided in the exhaust passage can be suppressed.

本発明の実施形態に係る内燃機関を示す概略図である。1 is a schematic view showing an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 燃圧補償装置の断面図である。It is sectional drawing of a fuel pressure compensator.

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に、本発明の実施形態に係る内燃機関(エンジン)を示す。本実施形態のエンジン1は、自動車用且つ多気筒の圧縮着火式内燃機関、即ちディーゼルエンジンである。エンジン1はコモンレール式燃料噴射装置を備える。すなわち、燃料タンク2に貯留された燃料が、フィードポンプ3および供給ポンプ4によって高圧ポンプ5に送られ、高圧ポンプ5はその送られてきた燃料を高圧にまで加圧し、コモンレール6に圧送する。供給ポンプ4及び高圧ポンプ5はベルト等の動力伝達部材7を介してエンジン1のクランクシャフト8により駆動される。   FIG. 1 shows an internal combustion engine (engine) according to an embodiment of the present invention. The engine 1 of this embodiment is an automobile and multi-cylinder compression ignition internal combustion engine, that is, a diesel engine. The engine 1 includes a common rail fuel injection device. That is, the fuel stored in the fuel tank 2 is sent to the high-pressure pump 5 by the feed pump 3 and the supply pump 4, and the high-pressure pump 5 pressurizes the sent fuel to a high pressure and pumps it to the common rail 6. The supply pump 4 and the high-pressure pump 5 are driven by a crankshaft 8 of the engine 1 via a power transmission member 7 such as a belt.

コモンレール6内に貯留された高圧燃料は、燃料噴射弁即ちインジェクタ9の開弁時、インジェクタ9から燃焼室10内に直接噴射供給される。燃焼室10から排出された排気ガスは、ターボチャージャ11のタービン11tを通過した後、その下流側の排気通路12を流通し、後述のように浄化処理された後、大気に排出される。エンジン1はEGR装置13をも含む。EGR装置は、排気通路12内(特にタービン上流側の排気マニホールド内)の排気ガスを吸気通路14に環流させるためのEGR通路15と、EGR通路15を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ16と、EGRガスの流量を調節するEGR弁17とを備える。吸気通路14には電子制御式の吸気絞り弁49が設けられる。   The high pressure fuel stored in the common rail 6 is directly injected and supplied from the injector 9 into the combustion chamber 10 when the fuel injection valve, that is, the injector 9 is opened. The exhaust gas discharged from the combustion chamber 10 passes through the turbine 11t of the turbocharger 11, then flows through the exhaust passage 12 on the downstream side thereof, is purified as described later, and is discharged to the atmosphere. The engine 1 also includes an EGR device 13. The EGR device includes an EGR passage 15 for circulating the exhaust gas in the exhaust passage 12 (particularly in the exhaust manifold on the turbine upstream side) to the intake passage 14, an EGR cooler 16 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 15, And an EGR valve 17 for adjusting the flow rate of the EGR gas. An electronically controlled intake throttle valve 49 is provided in the intake passage 14.

排気通路12には、排気ガス中の未燃成分(炭化水素HC及び一酸化炭素CO)を酸化して浄化する酸化触媒18と、排気ガス中の窒素酸化物NOxを浄化する吸蔵還元型NOx触媒19と、排気ガス中のPMを捕集するパティキュレートフィルタ(以下、DPFという)20とが上流側から順に直列に設けられている。これら酸化触媒18、NOx触媒19およびDPF20は、それぞれ第1、第2および第3の排気浄化要素をなす。   The exhaust passage 12 includes an oxidation catalyst 18 that oxidizes and purifies unburned components (hydrocarbon HC and carbon monoxide CO) in the exhaust gas, and an NOx storage reduction catalyst that purifies nitrogen oxide NOx in the exhaust gas. 19 and a particulate filter (hereinafter referred to as DPF) 20 that collects PM in the exhaust gas are provided in series in order from the upstream side. The oxidation catalyst 18, the NOx catalyst 19 and the DPF 20 form first, second and third exhaust purification elements, respectively.

また、排気通路12には、主にNOx触媒19およびDPF20の再生を行うべく、燃料を排気通路12内に噴射する燃料噴射弁21が設けられている。以下、この燃料噴射弁21を排気インジェクタと称する。排気インジェクタ21は、酸化触媒18の上流側で且つタービン11tの下流側の排気通路12に配置されている。排気インジェクタ21の先端部には、燃料の出口となる一乃至複数の噴口(図示せず)を備えた噴口部21Aが形成され、この噴口部21Aが排気通路12内に配置され、排気通路12内で露出されている。   The exhaust passage 12 is provided with a fuel injection valve 21 that injects fuel into the exhaust passage 12 in order to mainly regenerate the NOx catalyst 19 and the DPF 20. Hereinafter, the fuel injection valve 21 is referred to as an exhaust injector. The exhaust injector 21 is disposed in the exhaust passage 12 upstream of the oxidation catalyst 18 and downstream of the turbine 11t. At the tip of the exhaust injector 21, a nozzle part 21 </ b> A having one or more nozzles (not shown) serving as fuel outlets is formed. The nozzle part 21 </ b> A is disposed in the exhaust channel 12, and the exhaust channel 12. Exposed inside.

供給ポンプ4と排気インジェクタ21との間には、排気インジェクタ21に供給される燃料の圧力を補償する燃圧補償装置30が介設されている。供給ポンプ4と燃圧補償装置30とは第1配管31を介して接続され、燃圧補償装置30と排気インジェクタ21とは第2配管32を介して接続されている。   Between the supply pump 4 and the exhaust injector 21, a fuel pressure compensator 30 for compensating the pressure of the fuel supplied to the exhaust injector 21 is interposed. The supply pump 4 and the fuel pressure compensator 30 are connected via a first pipe 31, and the fuel pressure compensator 30 and the exhaust injector 21 are connected via a second pipe 32.

また、エンジン1には制御手段としての電子制御ユニット(以下、ECUと称す)50が設けられる。ECU50はいずれも図示しないCPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。前述のインジェクタ9、高圧ポンプ5、EGR弁17および排気インジェクタ21はECU50によって制御される。またECU50には、図示しないアクセル開度センサ、エンジン回転速度センサおよび空気量センサから、それぞれアクセル開度、エンジン回転速度および吸入空気量の検出信号が入力される。   The engine 1 is provided with an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 50 as a control means. The ECU 50 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like (not shown). The above-described injector 9, high-pressure pump 5, EGR valve 17 and exhaust injector 21 are controlled by the ECU 50. The ECU 50 receives detection signals for the accelerator opening, the engine rotation speed, and the intake air amount from an accelerator opening sensor, an engine rotation speed sensor, and an air amount sensor (not shown).

さらに、酸化触媒18の直前位置における排気通路12には排気温センサ23が設けられ、ECU50には排気温度の検出信号が排気温センサ23から入力される。   Further, an exhaust temperature sensor 23 is provided in the exhaust passage 12 immediately before the oxidation catalyst 18, and an exhaust temperature detection signal is input from the exhaust temperature sensor 23 to the ECU 50.

排気通路12の途中には、車載レイアウトの都合等により曲げられた曲がり部としての曲管部12Aが形成されており、この曲管部12Aに排気インジェクタ21が設けられている。本実施形態では曲管部12Aの曲がり角は約90°とされているが、この曲がり角は任意に設定可能である。   In the middle of the exhaust passage 12, a bent pipe portion 12A is formed as a bent portion that is bent for the convenience of in-vehicle layout, and an exhaust injector 21 is provided in the bent pipe portion 12A. In the present embodiment, the bending angle of the curved pipe portion 12A is about 90 °, but this bending angle can be arbitrarily set.

曲管部12Aの下流側には直線部として直管部12Bが連なっており、この直管部12Bに酸化触媒18、NOx触媒19およびDPF20が設けられている。排気インジェクタ21は直管部12Bの中心軸にほぼ平行に、曲管部12Aの外側コーナー部に取り付けられ、排気インジェクタ21の先端の噴口部21Aを酸化触媒18に向けるように配置されている。そして排気インジェクタ21の噴口から噴射された燃料ができるだけ排気通路12の内壁に当たらずに酸化触媒18に到達できるようになっている。   A straight pipe portion 12B is connected to the downstream side of the curved pipe portion 12A as a straight portion, and an oxidation catalyst 18, a NOx catalyst 19 and a DPF 20 are provided in the straight pipe portion 12B. The exhaust injector 21 is attached to the outer corner portion of the curved pipe portion 12A substantially parallel to the central axis of the straight pipe portion 12B, and is arranged so that the nozzle portion 21A at the tip of the exhaust injector 21 faces the oxidation catalyst 18. The fuel injected from the injection port of the exhaust injector 21 can reach the oxidation catalyst 18 without hitting the inner wall of the exhaust passage 12 as much as possible.

各排気浄化要素に関して、酸化触媒18は、基材表面上のコート材に白金等の貴金属を多数分散配置させてなり、排気中のHC及びCOを酸化して浄化する。もっともディーゼルエンジンの場合、排気ガスの空燃比A/Fは理論空燃比(例えば14.6)よりも著しくリーンであり、空気過剰率λは1より大きい。よって排気中に含まれるHC及びCOの量は比較的少ない。またディーゼルエンジンの場合、排気温度が比較的低温であり、メインとなるNOx触媒19やDPF20の触媒が活性化しづらい。よってHC及びCOの酸化熱で排気ガスを加熱し、この排気ガスでNOx触媒19及びDPF20を加熱し、両者の活性化を促進すべく、酸化触媒18が設けられている。   Regarding each exhaust purification element, the oxidation catalyst 18 is formed by dispersing a large number of noble metals such as platinum in the coating material on the surface of the base material, and oxidizes and purifies HC and CO in the exhaust. However, in the case of a diesel engine, the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas is significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (for example, 14.6), and the excess air ratio λ is greater than 1. Therefore, the amount of HC and CO contained in the exhaust is relatively small. In the case of a diesel engine, the exhaust temperature is relatively low, and the main NOx catalyst 19 and DPF 20 catalyst are difficult to activate. Therefore, the exhaust gas is heated by the oxidation heat of HC and CO, the NOx catalyst 19 and the DPF 20 are heated by this exhaust gas, and the oxidation catalyst 18 is provided to promote the activation of both.

次に、吸蔵還元型NOx触媒(LNT: Lean NOx Trap)19は、アルミナAl23等の酸化物からなる基材表面に、白金Pt等の貴金属とNOx吸収成分とが担持されて構成されている。NOx吸収成分は、例えばカリウムK、ナトリウムNa,リチウムLi、セシウムCs等のアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCa等のアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムY等の希土類から選択された少なくとも一つからなる。 Next, the NOx storage reduction catalyst (LNT: Lean NOx Trap) 19 is configured by supporting a noble metal such as platinum Pt and a NOx absorbing component on the surface of a base material made of an oxide such as alumina Al 2 O 3. ing. The NOx absorption component is composed of at least one selected from alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, and rare earths such as lanthanum La and yttrium Y. .

NOx触媒19はNOxの吸放出作用を有する。すなわち、触媒に供給される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンのとき(触媒が酸素過剰雰囲気にあって空気過剰率λが1より大きいとき)、触媒は排気ガス中のNOxを硝酸塩の形で吸蔵する。他方、触媒に供給される排気ガスの空燃比が理論空燃比又はこれよりリッチのとき(触媒が酸素不足雰囲気にあって空気過剰率λが1以下のとき)、触媒は吸蔵したNOxを放出する。この放出されたNOxは雰囲気ガスに含まれる還元剤(主にHC)と触媒内で反応し、N2に還元される。これによりNOxの大気への排出が防止される。 The NOx catalyst 19 has a NOx absorption / release action. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the catalyst is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (when the catalyst is in an oxygen-excess atmosphere and the excess air ratio λ is greater than 1), the catalyst converts NOx in the exhaust gas to the nitrate content. Occlude in shape. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the catalyst is the stoichiometric air-fuel ratio or richer (when the catalyst is in an oxygen-deficient atmosphere and the excess air ratio λ is 1 or less), the catalyst releases the stored NOx. . The released NOx reacts with the reducing agent (mainly HC) contained in the atmospheric gas in the catalyst and is reduced to N 2 . This prevents NOx from being discharged into the atmosphere.

NOx触媒19は、飽和状態(満杯)までNOxを吸蔵するとそれ以上NOxを吸蔵できない。そのため、NOx触媒19のNOx吸蔵能を回復又は維持すべく、NOx触媒から吸蔵NOxを放出させるNOx再生が定期的に実行される。このとき、排気インジェクタ21から燃料を噴射して排気ガスの空燃比をリッチ化する(即ち、排気ガスの空燃比を理論空燃比より小さくする)リッチスパイクが実行される。   When the NOx catalyst 19 occludes NOx until it is saturated (full), it cannot occlude NOx. Therefore, in order to recover or maintain the NOx storage capacity of the NOx catalyst 19, NOx regeneration for releasing the stored NOx from the NOx catalyst is periodically executed. At this time, rich spike is executed by injecting fuel from the exhaust injector 21 to enrich the air-fuel ratio of the exhaust gas (that is, making the air-fuel ratio of the exhaust gas smaller than the stoichiometric air-fuel ratio).

他方、燃料に含まれる硫黄(S)分に起因して、NOx触媒19が排気ガス中の硫黄成分をBaSO4などの硫酸塩として吸蔵し、被毒(S被毒)してしまうことがある。S被毒が生じるとNOx吸蔵能が低下してしまう。そこで硫酸塩をNOx触媒から脱離させるS被毒再生或いはSパージが実行される。このときにも、排気インジェクタ21から燃料を噴射して排気ガスの空燃比をリッチ化する。但し、硫酸塩は硝酸塩に比べて安定なため、排気空燃比をリッチ化しただけでは触媒から脱離されない。硫酸塩を脱離させるためには、NOx触媒を高温(例えば400℃以上)とした上でリッチ雰囲気におく必要がある。よってこの高温リッチ化を目的とするリッチスパイクを高温リッチスパイクと称する。なお脱離した硫酸塩は触媒内で硫黄酸化物(SOx)に分解される。NOx再生はS被毒再生よりも低温で可能なので(例えば200〜300℃程度)、S被毒再生を行うとNOx再生も同時に実行される。 On the other hand, due to the sulfur (S) content contained in the fuel, the NOx catalyst 19 may occlude the sulfur component in the exhaust gas as a sulfate such as BaSO 4 and poison (S poison). . When S poisoning occurs, the NOx occlusion ability decreases. Therefore, S poisoning regeneration or S purge for desorbing sulfate from the NOx catalyst is performed. Also at this time, fuel is injected from the exhaust injector 21 to enrich the air-fuel ratio of the exhaust gas. However, since sulfate is more stable than nitrate, it is not detached from the catalyst only by enriching the exhaust air-fuel ratio. In order to desorb the sulfate, it is necessary to place the NOx catalyst at a high temperature (for example, 400 ° C. or higher) and then put it in a rich atmosphere. Therefore, a rich spike intended for high temperature enrichment is referred to as a high temperature rich spike. The released sulfate is decomposed into sulfur oxide (SOx) in the catalyst. Since NOx regeneration can be performed at a lower temperature than S poisoning regeneration (for example, about 200 to 300 ° C.), NOx regeneration is simultaneously performed when S poisoning regeneration is performed.

次に、DPF20は、排気中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集して除去するものであり、ハニカム形状の耐熱性基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのもの、あるいは網の目構造のフォーム形状のものなど、PMを物理的に捕集するあらゆるタイプのフィルタを用いることができる。本実施形態では、DPF内部にPt等の貴金属を担持させた所謂連続再生式の触媒付きDPFを用いている。この場合、DPFに供給された排気中のHCが触媒作用で酸化、燃焼し、このとき同時にDPF内部に堆積しているPMが燃焼除去される。   Next, the DPF 20 collects and removes particulate matter (PM) contained in the exhaust, and is a so-called wall flow type in which both ends of the honeycomb-shaped heat-resistant substrate are alternately closed in a checkered pattern. Any type of filter that physically collects PM can be used, such as a filter having a mesh shape or a foam shape. In the present embodiment, a so-called continuous regeneration type DPF with a catalyst in which a noble metal such as Pt is supported inside the DPF is used. In this case, HC in the exhaust gas supplied to the DPF is oxidized and burned by the catalytic action, and at this time, PM accumulated in the DPF is burned and removed.

DPFは比較的低温下でも作動し得るが、堆積PM量が所定量を超えたときには、そのPMを強制的に燃焼除去してPM捕集能を回復させるフィルタ再生を行う必要がある。このフィルタ再生を行う際にも、排気インジェクタ21から燃料を噴射して排気ガスの空燃比をリッチ化する。なおDPF20に堆積したPM量は、図1に示した差圧センサ32の検出値に基づき、ECU50により推定される。   The DPF can operate even at a relatively low temperature. However, when the amount of accumulated PM exceeds a predetermined amount, it is necessary to perform filter regeneration for forcibly removing the PM to recover the PM collecting ability. When performing this filter regeneration, fuel is injected from the exhaust injector 21 to enrich the air-fuel ratio of the exhaust gas. The amount of PM accumulated in the DPF 20 is estimated by the ECU 50 based on the detection value of the differential pressure sensor 32 shown in FIG.

NOx再生時には排気インジェクタ21から比較的短時間(例えば数秒〜10数秒程度)の間、燃料が噴射される。他方、S被毒再生時には排気インジェクタ21から比較的長時間(例えば10数分程度)の間、間欠的または連続的に燃料が噴射される。すると排気中のHCの一部が先ず酸化触媒18で酸化、燃焼され、残部のHCを含むリッチな高温排気ガスが酸化触媒18から排出される。このリッチな高温排気ガスによりNOx触媒19が加熱され、高温となり、NOx触媒19に吸蔵されていた硫酸塩がHCにより脱離分解される。   During NOx regeneration, fuel is injected from the exhaust injector 21 for a relatively short time (for example, about several seconds to several tens of seconds). On the other hand, at the time of S poisoning regeneration, fuel is injected intermittently or continuously from the exhaust injector 21 for a relatively long time (for example, about several tens of minutes). Then, a part of HC in the exhaust is first oxidized and burned by the oxidation catalyst 18, and rich high-temperature exhaust gas containing the remaining HC is discharged from the oxidation catalyst 18. The rich high-temperature exhaust gas heats the NOx catalyst 19 to a high temperature, and the sulfate stored in the NOx catalyst 19 is desorbed and decomposed by HC.

フィルタ再生時にもS被毒再生時と同様の原理でDPF20が加熱され、DPF20に供給されたHCがDPF20内で燃焼するのと同時に堆積PMが燃焼させられる。但し、このときには堆積PMの燃焼に十分な酸素が必要なので、排気インジェクタ21から間欠的に燃料を噴射するのが好ましい。こうすれば燃料未噴射時に、必要な酸素をDPF20に供給できるからである。   Also during filter regeneration, the DPF 20 is heated on the same principle as during S poison regeneration, and the deposited PM is combusted simultaneously with the combustion of HC supplied to the DPF 20 in the DPF 20. However, at this time, sufficient oxygen is required for the combustion of the deposited PM, so it is preferable to intermittently inject fuel from the exhaust injector 21. This is because necessary oxygen can be supplied to the DPF 20 when fuel is not injected.

次に、燃圧補償装置30について図2を参照しつつ説明する。   Next, the fuel pressure compensator 30 will be described with reference to FIG.

燃圧補償装置30は、装置本体61と、装置本体61内に往復動可能に配設された補償ピストン62とを備える。装置本体61には供給ポンプ4に至る第1配管31と、排気インジェクタ21に至る第2配管32とが接続されている。補償ピストン62は、その軸心方向と平行な、図中右側に向かう第1方向Aと、図中左側に向かう第2方向Bとに移動可能である。これら第1方向Aと第2方向Bは互いに反対である。以下、図中左側を「前」、図中右側を「後」という。   The fuel pressure compensation device 30 includes a device main body 61 and a compensation piston 62 disposed in the device main body 61 so as to be able to reciprocate. The apparatus main body 61 is connected to a first pipe 31 leading to the supply pump 4 and a second pipe 32 leading to the exhaust injector 21. The compensation piston 62 is movable in a first direction A parallel to the axial direction of the compensation piston 62 toward the right side in the figure and a second direction B toward the left side in the figure. The first direction A and the second direction B are opposite to each other. Hereinafter, the left side in the figure is referred to as “front”, and the right side in the figure is referred to as “rear”.

装置本体61内には、第1チャンバ63、第2チャンバ64、第3チャンバ65及び第4チャンバ66が画成されている。そして補償ピストン62は、第1及び第2チャンバ63,64を仕切る第1ピストン67と、第2及び第3チャンバ64,65を仕切る第2ピストン68と、第3及び第4チャンバ65,66を仕切る第3ピストン69とを備えている。これらチャンバとピストンは全て同軸状態にある。   In the apparatus main body 61, a first chamber 63, a second chamber 64, a third chamber 65, and a fourth chamber 66 are defined. The compensation piston 62 includes a first piston 67 that partitions the first and second chambers 63, 64, a second piston 68 that partitions the second and third chambers 64, 65, and a third and fourth chambers 65, 66. And a third piston 69 for partitioning. These chambers and pistons are all coaxial.

第1ピストン67と第2ピストン68は互いに隣接され、第2ピストン68と第3ピストン69は軸70を介して連結されている。第1チャンバ63と第2チャンバ64は一定の内径D1を有する共通の第1穴71からなり、この第1穴71に第1ピストン67が摺動可能に配設されて第1チャンバ63と第2チャンバ64の間を液密にシールする。第3チャンバ65と第4チャンバ66も内径D2を有する共通の第2穴72からなり、この第2穴72に第2ピストン68の後端部が摺動可能に配設されて第2チャンバ64と第3チャンバ65の間を液密にシールする。第1穴71の内径D1は第2穴72の内径D2よりも大きい。   The first piston 67 and the second piston 68 are adjacent to each other, and the second piston 68 and the third piston 69 are connected via a shaft 70. The first chamber 63 and the second chamber 64 are formed of a common first hole 71 having a constant inner diameter D1, and a first piston 67 is slidably disposed in the first hole 71 so that the first chamber 63 and the second chamber 64 are in contact with each other. A liquid-tight seal is formed between the two chambers 64. The third chamber 65 and the fourth chamber 66 are also formed of a common second hole 72 having an inner diameter D2, and the rear end portion of the second piston 68 is slidably disposed in the second hole 72. And the third chamber 65 are sealed in a liquid-tight manner. The inner diameter D1 of the first hole 71 is larger than the inner diameter D2 of the second hole 72.

第2穴72の軸心方向のほぼ中間部に拡径部73が形成され、この拡径部73に対し後側に隣接した第2穴72の部分に、第3ピストン69の後端部が摺動可能に挿入され、第3チャンバ65と第4チャンバ66の間が液密にシールされている。一方、第3ピストン69の前端面の周縁部に位置する角部と、拡径部73の前端面の周縁部に位置する角部との間に、比較的小さな隙間が形成され、この隙間により拡縮可能なオリフィス74が形成されている。拡径部73に対し前側に隣接した第2穴72の部分に前記軸70が配置されている。   A diameter-enlarged portion 73 is formed in a substantially middle portion of the second hole 72 in the axial direction. The third chamber 65 and the fourth chamber 66 are inserted in a slidable manner, and a liquid-tight seal is provided between them. On the other hand, a relatively small gap is formed between the corner portion positioned at the peripheral edge portion of the front end surface of the third piston 69 and the corner portion positioned at the peripheral edge portion of the front end surface of the enlarged diameter portion 73, An expandable / reducible orifice 74 is formed. The shaft 70 is disposed in a portion of the second hole 72 adjacent to the enlarged diameter portion 73 on the front side.

第1及び第3チャンバ63,65には、前記供給ポンプ4から供給された第1圧力P1の燃料が導入される。すなわち、第1配管31の出口部は分岐され、各分岐管31A,31Bが、装置本体61に形成された導入口を介して第1及び第3チャンバ63,65にそれぞれ連通されている。   The first and third chambers 63 and 65 are introduced with the fuel having the first pressure P1 supplied from the supply pump 4. That is, the outlet portion of the first pipe 31 is branched, and the branch pipes 31A and 31B are communicated with the first and third chambers 63 and 65 via the inlets formed in the apparatus main body 61, respectively.

第2、第3及び第4チャンバ64,65,66からは、排気インジェクタ21に供給される第2圧力P2の燃料が導出される。すなわち、第2配管32の入口部は分岐され、各分岐管32A,32B,32Cが、装置本体61に形成された導出口を介して第2、第3及び第4チャンバ64,65,66にそれぞれ連通されている。そしてこれら各チャンバ64,65,66に、排気インジェクタ21に供給される第2圧力P2の燃料が貯留されている。   From the second, third, and fourth chambers 64, 65, 66, fuel of the second pressure P2 supplied to the exhaust injector 21 is derived. That is, the inlet portion of the second pipe 32 is branched, and the branch pipes 32A, 32B, and 32C are connected to the second, third, and fourth chambers 64, 65, and 66 through the outlets formed in the apparatus main body 61. Each communicates. In each of the chambers 64, 65, and 66, the fuel at the second pressure P2 supplied to the exhaust injector 21 is stored.

特に、第1配管31の分岐管31Bは、拡径部73に接続および連通されている。また、第2配管32の分岐管32Bは、拡径部73に対し前側に隣接した第2穴72の部分に接続および連通されている。よってオリフィス74は、第3チャンバ65における第1圧力P1の燃料の導入部と、第3チャンバ65における第2圧力P2の燃料の導出部との間に位置されることとなる。   In particular, the branch pipe 31 </ b> B of the first pipe 31 is connected to and communicated with the enlarged diameter portion 73. Further, the branch pipe 32 </ b> B of the second pipe 32 is connected and communicated with a portion of the second hole 72 adjacent to the front side with respect to the enlarged diameter portion 73. Therefore, the orifice 74 is positioned between the fuel introduction portion at the first pressure P1 in the third chamber 65 and the fuel lead-out portion at the second pressure P2 in the third chamber 65.

さらに、燃圧補償装置30は、補償ピストン62の位置(特に装置本体61に対する相対位置)を検出するための位置センサ75を有する。位置センサ75は、装置本体61の前端面に設置され、補償ピストン62から前方に伸びて装置本体61外に突出する金属製ロッド76の位置を検出する。位置センサ75は例えば静電容量型のものが使用され、ロッド76の位置に応じて変化するコイルの静電容量からロッド76ひいては補償ピストン62の位置を検出する。なお位置センサ75としては他の構成のものも使用可能である。位置センサ75の位置検出信号はECU50に送られる。   Further, the fuel pressure compensation device 30 includes a position sensor 75 for detecting the position of the compensation piston 62 (particularly the relative position with respect to the device main body 61). The position sensor 75 is installed on the front end surface of the apparatus main body 61 and detects the position of the metal rod 76 that extends forward from the compensation piston 62 and protrudes out of the apparatus main body 61. For example, a capacitance type sensor is used as the position sensor 75, and the position of the rod 76 and the compensation piston 62 is detected from the capacitance of the coil that changes in accordance with the position of the rod 76. As the position sensor 75, other configurations can be used. A position detection signal from the position sensor 75 is sent to the ECU 50.

また、燃圧補償装置30は、前記供給ポンプ4から供給された燃料の圧力P1を増減するための圧力調整装置77を有する。圧力調整装置77には、第1配管31から分岐された別の分岐管31Cと、前記高圧ポンプ5から供給された燃料を導入するための増圧配管78(図1では省略)と、燃料を燃料タンク2に戻すための戻り配管79(図1では省略)とが接続されている。また燃圧補償装置30は、これら配管の接続状態を切り替えると共に燃料流量を調整する電磁弁を含む。圧力調整装置77はECU50により制御される。   Further, the fuel pressure compensation device 30 has a pressure adjusting device 77 for increasing or decreasing the pressure P1 of the fuel supplied from the supply pump 4. The pressure adjusting device 77 includes another branch pipe 31C branched from the first pipe 31, a pressure increasing pipe 78 (not shown in FIG. 1) for introducing the fuel supplied from the high-pressure pump 5, and fuel. A return pipe 79 (not shown in FIG. 1) for returning to the fuel tank 2 is connected. The fuel pressure compensation device 30 includes an electromagnetic valve that switches the connection state of these pipes and adjusts the fuel flow rate. The pressure adjusting device 77 is controlled by the ECU 50.

通常、圧力調整装置77は、燃料圧力調整を実行しない停止状態とされる。他方、圧力調整装置77が作動されると、圧力調整装置77は燃料圧力P1の増圧時、増圧配管78を分岐管31Cに接続し、高圧ポンプ5から送られてきた高圧燃料を適宜の流量で分岐管31Cに排出する。逆に圧力調整装置77は燃料圧力P1の減圧時、戻り配管79を分岐管31Cに接続し、分岐管31Cから送られてきた第1圧力P1の燃料を適宜の流量で燃料タンク2に排出する。これにより、燃圧補償装置30に供給される燃料の圧力がP1から適宜調整されることとなる。   Normally, the pressure adjustment device 77 is in a stopped state in which fuel pressure adjustment is not performed. On the other hand, when the pressure adjusting device 77 is activated, the pressure adjusting device 77 connects the pressure increasing pipe 78 to the branch pipe 31C when the fuel pressure P1 is increased, and appropriately supplies the high pressure fuel sent from the high pressure pump 5 to the pressure adjusting apparatus 77. Discharge into the branch pipe 31C at a flow rate. Conversely, when the fuel pressure P1 is reduced, the pressure regulator 77 connects the return pipe 79 to the branch pipe 31C, and discharges the fuel of the first pressure P1 sent from the branch pipe 31C to the fuel tank 2 at an appropriate flow rate. . Thereby, the pressure of the fuel supplied to the fuel pressure compensator 30 is appropriately adjusted from P1.

特に、ECU50は、位置センサ75から出力された位置検出信号に基づき圧力調整装置77を制御する。この点については後述する。   In particular, the ECU 50 controls the pressure adjustment device 77 based on the position detection signal output from the position sensor 75. This point will be described later.

次に、燃圧補償装置30の作動を説明する。ここで圧力調整装置77は停止状態にあるとする。   Next, the operation of the fuel pressure compensator 30 will be described. Here, it is assumed that the pressure adjusting device 77 is in a stopped state.

まず、供給ポンプ4から送られてきた第1圧力P1の燃料は、第1及び第3チャンバ63,65内に導入される。また排気インジェクタ21に供給されるべき第2圧力P2の燃料は、第2、第3及び第4チャンバ64,65,66内に貯留されている。第3チャンバ65でオリフィス74の上下流側の部分がオリフィス74により連通されているので、第1圧力P1と第2圧力P2は等しくなる。また第1ピストン67の前面に作用する力(=圧力×面積)と、第1ピストン67および第2ピストンの後面に作用する力とが等しく、第3ピストン69の前後面に作用する力も等しい。よって補償ピストン62は圧力バランス状態にあり、第1方向Aと第2方向Bのいずれにも移動しない。   First, the fuel having the first pressure P1 sent from the supply pump 4 is introduced into the first and third chambers 63 and 65. The fuel at the second pressure P2 to be supplied to the exhaust injector 21 is stored in the second, third, and fourth chambers 64, 65, 66. Since the upstream and downstream portions of the orifice 74 in the third chamber 65 are communicated by the orifice 74, the first pressure P1 and the second pressure P2 are equal. The force acting on the front surface of the first piston 67 (= pressure × area) is equal to the force acting on the rear surfaces of the first piston 67 and the second piston, and the force acting on the front and rear surfaces of the third piston 69 is also equal. Therefore, the compensation piston 62 is in a pressure balance state and does not move in either the first direction A or the second direction B.

この圧力バランス状態から、例えば排気インジェクタ21が燃料噴射を開始するなどして、第2圧力P2が第1圧力P1より低くなったとする。すると第2チャンバ64の圧力が第1チャンバ63の圧力より低くなり、少なくともこの第1ピストン67の前後に生じた差圧により、補償ピストン62が第1方向Aに移動する。   It is assumed that the second pressure P2 becomes lower than the first pressure P1 from the pressure balance state, for example, when the exhaust injector 21 starts fuel injection. Then, the pressure in the second chamber 64 becomes lower than the pressure in the first chamber 63, and the compensation piston 62 moves in the first direction A by at least the differential pressure generated before and after the first piston 67.

すると、オリフィス74が拡大し、その上流側にある拡径部73内の第1圧力P1の燃料が、より多くオリフィス74の下流側、すなわち拡径部73の前側に隣接する第2穴72の部分に流入するようになる。そしてこの流入した燃料は、分岐管32A〜32Cを通じて第2および第4チャンバ64,66にも供給される。   Then, the orifice 74 expands, and more fuel of the first pressure P1 in the enlarged diameter portion 73 on the upstream side of the second hole 72 adjacent to the downstream side of the orifice 74, that is, the front side of the enlarged diameter portion 73. It will flow into the part. The inflowed fuel is also supplied to the second and fourth chambers 64 and 66 through the branch pipes 32A to 32C.

よって、オリフィス74の下流側の第3チャンバ65、ひいては第2および第4チャンバ64,66の圧力が、即座に第1圧力P1に復帰上昇する。そして再度、圧力バランス状態が得られる。こうして排気インジェクタ21に供給される燃料の圧力P2は、その低下が起こった一瞬を除いて、第1圧力P1に一定に保持されることとなる。そして燃料噴射実行中、排気インジェクタ21には一定圧力P1の燃料が供給され続ける。   Therefore, the pressure in the third chamber 65 on the downstream side of the orifice 74, and thus the second and fourth chambers 64 and 66, immediately returns to the first pressure P1. And again, a pressure balance state is obtained. Thus, the pressure P2 of the fuel supplied to the exhaust injector 21 is held constant at the first pressure P1 except for a moment when the decrease occurs. During execution of fuel injection, the fuel at a constant pressure P1 continues to be supplied to the exhaust injector 21.

他方、圧力バランス状態から、何等かの原因により第2圧力P2が第1圧力P1より高くなったとすると、動作は逆となる。すなわち、第2チャンバ64と、オリフィス74の下流側の第3チャンバ65との圧力が第1チャンバ63の圧力より高くなり、補償ピストン62は第2方向Bに移動する。   On the other hand, if the second pressure P2 becomes higher than the first pressure P1 for some reason from the pressure balance state, the operation is reversed. That is, the pressure in the second chamber 64 and the third chamber 65 on the downstream side of the orifice 74 becomes higher than the pressure in the first chamber 63, and the compensation piston 62 moves in the second direction B.

すると、オリフィス74が縮小し、或いは閉じ、オリフィス74を通じた燃料の通過が抑制或いは停止される。この間、排気インジェクタ21から燃料が噴射されていれば、第2圧力P2は次第に低下する。   Then, the orifice 74 is reduced or closed, and the passage of fuel through the orifice 74 is suppressed or stopped. During this time, if fuel is injected from the exhaust injector 21, the second pressure P2 gradually decreases.

よって、オリフィス74の下流側の第3チャンバ65、ひいては第2および第4チャンバ64,66の圧力が、即座に第1圧力P1に復帰下降する。そして再度、圧力バランス状態が得られる。こうして排気インジェクタ21に供給される燃料の圧力は、その上昇が起こった一瞬を除いて、やはり第1圧力P1に一定に保持されることとなる。   Therefore, the pressure in the third chamber 65 on the downstream side of the orifice 74, and thus the second and fourth chambers 64 and 66, immediately returns to the first pressure P1 and drops. And again, a pressure balance state is obtained. In this way, the pressure of the fuel supplied to the exhaust injector 21 is also kept constant at the first pressure P1 except for the moment when the increase occurs.

ところで、供給ポンプ4がエンジンに駆動されているので、その吐出圧P1はエンジン回転速度に応じて変化する。エンジン回転速度の増減に応じて第1圧力P1も増減する。しかし、第3チャンバ65でオリフィス74の上下流側がオリフィス74により連通されているので、第2圧力P2も第1圧力P1の増減に応じて増減し、両者は等しくなる。つまりエンジン回転速度の変化によっても圧力バランス状態は崩れず、排気インジェクタ21に対する第2圧力P2は第1圧力P1に一定に保持される。より言えば、第2圧力P2が第1圧力P1と相違するのは、排気インジェクタ21の燃料噴射開始時など、両圧力が過渡的或いは急激にズレる一瞬のみであり、その後両圧力は即座に等しくなるものと考えられる。エンジン回転速度の変化に起因したポンプ吐出圧変化のような、緩やかな圧力変化では、両圧力の相違は実質的に起こらないものと考えられる。   By the way, since the supply pump 4 is driven by the engine, the discharge pressure P1 changes according to the engine speed. The first pressure P1 also increases or decreases according to the increase or decrease of the engine speed. However, since the upstream and downstream sides of the orifice 74 are communicated by the orifice 74 in the third chamber 65, the second pressure P2 increases and decreases according to the increase and decrease of the first pressure P1, and both are equal. That is, the pressure balance state does not collapse even when the engine speed changes, and the second pressure P2 for the exhaust injector 21 is kept constant at the first pressure P1. More specifically, the second pressure P2 is different from the first pressure P1 only at the moment when both pressures are transiently or rapidly shifted, such as when the fuel injection of the exhaust injector 21 is started, and thereafter both pressures are immediately equal. It is considered to be. It is considered that the difference between the two pressures does not substantially occur in a gradual pressure change such as a change in pump discharge pressure caused by a change in engine rotation speed.

一方、排気インジェクタ21は、その使用につれ経時的に劣化し、また何等かの原因で異常に陥ることがある。また排気インジェクタ21には元々の個体差やバラツキも存在する。これら劣化、異常およびバラツキ等に起因して、排気インジェクタ21が噴射量ズレを起こすことがある。例えば、劣化して噴口が拡大すると、ECU50が目標量相当の駆動パルスを送っても、実際の噴射量が目標量より増大する。あるいは逆に、デポジット等の異物が原因で噴口が詰まったり針弁の動きが渋くなったりすると、ECU50が目標量相当の駆動パルスを送っても、実際の噴射量が目標量より減少する。   On the other hand, the exhaust injector 21 deteriorates with time as it is used, and may become abnormal due to some cause. The exhaust injector 21 also has original individual differences and variations. Due to such deterioration, abnormality, variation, and the like, the exhaust injector 21 may cause an injection amount deviation. For example, if the injection port expands due to deterioration, even if the ECU 50 sends a drive pulse corresponding to the target amount, the actual injection amount increases from the target amount. Or, conversely, if the nozzle is clogged due to foreign matters such as deposits or the movement of the needle valve becomes sluggish, even if the ECU 50 sends a drive pulse corresponding to the target amount, the actual injection amount decreases from the target amount.

そこで本実施形態では、このような噴射量ズレを圧力調整装置77により補正する。排気インジェクタ21による燃料噴射開始前後の補償ピストン62の移動量ないし変位量が、位置センサ75の信号に基づきECU50により検出される。そして例えば、実際の噴射量が目標量より増大する増量ズレが起きている場合、それが起きてない場合に比べ、燃料噴射開始時の第2圧力P2の低下量は大きく、補償ピストン62の変位量は大きい。よってECU100は、この変位量が大きくなるほど、第1圧力P1をより多く減少させるように圧力調整装置77を制御する。具体的には、戻り配管79を分岐管31Cに接続し、供給ポンプ4から送られてきた第1圧力P1の燃料を適宜量燃料タンク2に排出する。このとき減圧量および排出量は、実際の噴射量が目標量に等しくなるような第2圧力P2を得られるように調整される。これにより増量ズレを補正し、排気インジェクタ21に対する燃料噴射制御の精度を高めることができる。   Therefore, in the present embodiment, such a deviation in the injection amount is corrected by the pressure adjusting device 77. The movement amount or displacement amount of the compensation piston 62 before and after the start of fuel injection by the exhaust injector 21 is detected by the ECU 50 based on the signal of the position sensor 75. For example, when there is an increase deviation in which the actual injection amount increases from the target amount, the decrease amount of the second pressure P2 at the start of fuel injection is larger than when the increase does not occur, and the displacement of the compensation piston 62 The amount is large. Therefore, the ECU 100 controls the pressure adjusting device 77 so as to decrease the first pressure P1 more as the displacement amount becomes larger. Specifically, the return pipe 79 is connected to the branch pipe 31 </ b> C, and the fuel at the first pressure P <b> 1 sent from the supply pump 4 is discharged to the fuel tank 2 as appropriate. At this time, the pressure reduction amount and the discharge amount are adjusted so as to obtain the second pressure P2 such that the actual injection amount becomes equal to the target amount. As a result, the increase in displacement can be corrected and the accuracy of fuel injection control for the exhaust injector 21 can be improved.

他方、実際の噴射量が目標量より減少する減量ズレが起きている場合には上記と逆になる。すなわち、減量ズレが起きている場合、それが起きてない場合に比べ、燃料噴射開始時の第2圧力P2の低下量は小さく、補償ピストン62の変位量も小さい。よってECU100は、この変位量が小さくなるほど、第1圧力P1をより多く増大させるように圧力調整装置77を制御する。具体的には、増圧配管78を分岐管31Cに接続し、供給ポンプ4から送られてきた第1圧力P1の燃料に、高圧ポンプ5から送られてきたより高圧の燃料を適宜量供給する。このとき増圧量および供給量は、実際の噴射量が目標量に等しくなるような第2圧力P2を得られるように調整される。これによっても減量ズレを補正し、排気インジェクタ21に対する燃料噴射制御の精度を高めることができる。   On the other hand, when there is a decrease in amount that causes the actual injection amount to decrease below the target amount, the reverse is true. That is, when there is a decrease in the amount of displacement, the amount of decrease in the second pressure P2 at the start of fuel injection is small and the amount of displacement of the compensation piston 62 is small as compared with the case where it does not occur. Therefore, the ECU 100 controls the pressure adjusting device 77 so as to increase the first pressure P1 more as the displacement amount becomes smaller. Specifically, the pressure increasing pipe 78 is connected to the branch pipe 31 </ b> C, and an appropriate amount of higher-pressure fuel sent from the high-pressure pump 5 is supplied to the fuel at the first pressure P <b> 1 sent from the supply pump 4. At this time, the pressure increase amount and the supply amount are adjusted so as to obtain the second pressure P2 such that the actual injection amount becomes equal to the target amount. This also corrects the amount-of-loss shift and improves the accuracy of fuel injection control for the exhaust injector 21.

ECU100は、実際に検出された補償ピストン62の変位量が、所定の適正範囲外となったときに、上記の如く圧力調整装置77を作動させて噴射量ズレ補正を実行する。その変位量が適正範囲内にあるときには、噴射量ズレが実質的に無いとみなせるので、圧力調整装置77を停止し、噴射量ズレ補正を実行しない。   When the actually detected displacement amount of the compensation piston 62 is outside a predetermined appropriate range, the ECU 100 operates the pressure adjustment device 77 as described above to execute the injection amount deviation correction. When the amount of displacement is within the appropriate range, it can be considered that there is substantially no injection amount deviation, so the pressure adjusting device 77 is stopped and the injection amount deviation correction is not executed.

ところで、増量ズレの度合いが大きいほど変位量は増大し、減量ズレの度合いが大きいほど変位量は減少する。よってこの特性を利用して排気インジェクタ21の異常診断を実行することができる。この場合、ECU50は、変位量が所定の正常範囲内に無いとき、排気インジェクタ21を異常と診断する。そしてユーザーにこの事実を伝えるべく警告灯などの警告装置を作動させる。   By the way, the displacement amount increases as the degree of increase in displacement increases, and the displacement amount decreases as the degree of decrease in displacement increases. Therefore, abnormality diagnosis of the exhaust injector 21 can be executed using this characteristic. In this case, the ECU 50 diagnoses the exhaust injector 21 as abnormal when the amount of displacement is not within a predetermined normal range. Then, a warning device such as a warning light is activated to convey this fact to the user.

以上述べたように、本実施形態によれば、排気インジェクタ21の燃料噴射中に排気インジェクタ21に供給される燃料の圧力P2を、第1圧力P1と等しくなるように自動的に補償し、且つ一定に保持することができる。よって燃料圧力P2の変動を抑制し、排気インジェクタ21から噴射される燃料の量を正確に制御することが可能となる。そして排気浄化要素の再生時、その温度や排気空燃比を狙い通りに制御でき、再生を確実に行うことが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the fuel pressure P2 supplied to the exhaust injector 21 during fuel injection of the exhaust injector 21 is automatically compensated to be equal to the first pressure P1, and Can be held constant. Therefore, it is possible to control the amount of fuel injected from the exhaust injector 21 accurately by suppressing fluctuations in the fuel pressure P2. At the time of regeneration of the exhaust purification element, the temperature and exhaust air / fuel ratio can be controlled as intended, and regeneration can be performed reliably.

以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他の実施形態を採用することも可能である。例えば、内燃機関は火花点火式内燃機関、とりわけ直噴リーンバーンガソリンエンジンであってもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention can also employ | adopt other embodiment. For example, the internal combustion engine may be a spark ignition internal combustion engine, in particular a direct injection lean burn gasoline engine.

1 内燃機関
4 供給ポンプ
12 排気通路
21 燃料噴射弁(排気インジェクタ)
30 燃圧補償装置
50 電子制御ユニット(ECU)
61 装置本体
62 補償ピストン
63 第1チャンバ
64 第2チャンバ
65 第3チャンバ
66 第4チャンバ
67 第1ピストン
68 第2ピストン
69 第3ピストン
74 オリフィス
75 位置センサ
77 圧力調整装置
A 第1方向
B 第2方向
P1 第1圧力
P2 第2圧力
1 Internal combustion engine 4 Supply pump 12 Exhaust passage 21 Fuel injection valve (exhaust injector)
30 Fuel pressure compensator 50 Electronic control unit (ECU)
61 Device body 62 Compensation piston 63 First chamber 64 Second chamber 65 Third chamber 66 Fourth chamber 67 First piston 68 Second piston 69 Third piston 74 Orifice 75 Position sensor 77 Pressure adjusting device A First direction B Second Direction P1 First pressure P2 Second pressure

Claims (5)

排気通路に設けられた燃料噴射弁と、
燃料を供給する供給ポンプと、
前記供給ポンプと前記燃料噴射弁の間に介設され、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を補償する燃圧補償装置と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
A fuel injection valve provided in the exhaust passage;
A supply pump for supplying fuel;
A fuel pressure compensation device that is interposed between the supply pump and the fuel injection valve and compensates the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve;
An internal combustion engine comprising:
前記燃圧補償装置が、前記供給ポンプから供給された第1圧力の燃料が導入され且つ前記燃料噴射弁に供給される第2圧力の燃料が導出される装置本体と、該装置本体内に往復動可能に配設された補償ピストンと、前記装置本体及び前記補償ピストンの間に形成されたオリフィスとを備え、
前記補償ピストンが、前記第1圧力と前記第2圧力の差圧に応じて前記オリフィスを拡縮し、前記差圧を無くすように移動する
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
The fuel pressure compensator includes a device main body into which the first pressure fuel supplied from the supply pump is introduced and a second pressure fuel supplied to the fuel injection valve is derived, and reciprocating motion in the device main body A compensatory piston arranged in a possible manner, and an orifice formed between the apparatus body and the compensation piston,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the compensation piston moves so as to expand and contract the orifice and eliminate the differential pressure in accordance with a differential pressure between the first pressure and the second pressure.
前記燃圧補償装置が、装置本体と、該装置本体内に往復動可能に配設された補償ピストンとを備え、
前記装置本体内に、第1チャンバ、第2チャンバ、第3チャンバ及び第4チャンバが画成され、前記補償ピストンは、前記第1及び第2チャンバを仕切る第1ピストンと、前記第2及び第3チャンバを仕切る第2ピストンと、前記第3及び第4チャンバを仕切る第3ピストンとを備え、
前記第1及び第3チャンバには、前記供給ポンプから供給された第1圧力の燃料が導入され、前記第2、第3及び第4チャンバには、前記燃料噴射弁に供給される第2圧力の燃料が貯留され、
前記補償ピストンは、少なくとも前記第1ピストンが受ける第1圧力と第2圧力の差圧によって移動し、
前記第3チャンバ内に位置する前記第3ピストンは、前記第3チャンバの内壁との間に、前記補償ピストンの移動によって拡縮するオリフィスを形成し、
前記オリフィスは、前記第3チャンバにおける前記第1圧力の燃料の導入部と、前記第3チャンバにおける前記第2圧力の燃料の導出部との間に位置される
ことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関。
The fuel pressure compensator includes an apparatus main body and a compensation piston disposed in the apparatus main body so as to be capable of reciprocating.
A first chamber, a second chamber, a third chamber, and a fourth chamber are defined in the apparatus body, and the compensation piston includes a first piston that partitions the first and second chambers, and the second and second chambers. A second piston that partitions three chambers, and a third piston that partitions the third and fourth chambers,
A first pressure fuel supplied from the supply pump is introduced to the first and third chambers, and a second pressure supplied to the fuel injection valve is supplied to the second, third, and fourth chambers. Of fuel is stored,
The compensation piston moves at least by a differential pressure between the first pressure and the second pressure received by the first piston,
The third piston located in the third chamber forms an orifice between the inner wall of the third chamber and expands / contracts by the movement of the compensation piston,
The orifice is located between a fuel introduction portion at the first pressure in the third chamber and a fuel lead-out portion at the second pressure in the third chamber. 2. The internal combustion engine according to 2.
前記第2圧力が前記第1圧力より低くなったとき、前記補償ピストンが前記オリフィスを拡大する第1方向に移動して前記第2圧力を増大し、
前記第2圧力が前記第1圧力より高くなったとき、前記補償ピストンが前記オリフィスを縮小する第2方向に移動して前記第2圧力を減少する
ことを特徴とする請求項2または3に記載の内燃機関。
When the second pressure is lower than the first pressure, the compensating piston moves in a first direction to expand the orifice to increase the second pressure;
4. The method according to claim 2, wherein when the second pressure becomes higher than the first pressure, the compensation piston moves in a second direction for reducing the orifice to reduce the second pressure. 5. Internal combustion engine.
前記燃圧補償装置が、前記補償ピストンの位置を検出するための検出手段と、前記検出手段により検出された前記補償ピストンの位置に基づいて前記供給ポンプから供給された燃料の圧力を増減するための圧力調整手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関。
The fuel pressure compensator detects the position of the compensation piston, and increases or decreases the pressure of the fuel supplied from the supply pump based on the position of the compensation piston detected by the detection means. Pressure adjusting means;
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
JP2009185184A 2009-08-07 2009-08-07 Internal combustion engine Expired - Fee Related JP5428633B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009185184A JP5428633B2 (en) 2009-08-07 2009-08-07 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009185184A JP5428633B2 (en) 2009-08-07 2009-08-07 Internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011038447A true JP2011038447A (en) 2011-02-24
JP5428633B2 JP5428633B2 (en) 2014-02-26

Family

ID=43766461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009185184A Expired - Fee Related JP5428633B2 (en) 2009-08-07 2009-08-07 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5428633B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016186239A (en) * 2015-03-27 2016-10-27 トヨタ自動車株式会社 Exhaust emission control apparatus
CN110657003A (en) * 2018-06-28 2020-01-07 罗伯特·博世有限公司 Device for carrying out hydrocarbon injection

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0198724A (en) * 1987-10-12 1989-04-17 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Vibration control device
JPH0392694A (en) * 1989-09-05 1991-04-17 Toyota Motor Corp Pressure vibration reducing device
JPH10503036A (en) * 1994-07-11 1998-03-17 ウッドワード・ガバナー・カンパニー Dead loop type bypass valve
JPH11332214A (en) * 1998-05-19 1999-11-30 Amada Eng Center Co Ltd Linear motor and hydraulic servo valve using same
JP2004232487A (en) * 2003-01-28 2004-08-19 Toyota Motor Corp Exhaust condition detecting device for internal combustion engine
JP2006127332A (en) * 2004-11-01 2006-05-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Flow control valve
JP2008038818A (en) * 2006-08-09 2008-02-21 Toyota Motor Corp Fuel adding device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0198724A (en) * 1987-10-12 1989-04-17 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Vibration control device
JPH0392694A (en) * 1989-09-05 1991-04-17 Toyota Motor Corp Pressure vibration reducing device
JPH10503036A (en) * 1994-07-11 1998-03-17 ウッドワード・ガバナー・カンパニー Dead loop type bypass valve
JPH11332214A (en) * 1998-05-19 1999-11-30 Amada Eng Center Co Ltd Linear motor and hydraulic servo valve using same
JP2004232487A (en) * 2003-01-28 2004-08-19 Toyota Motor Corp Exhaust condition detecting device for internal combustion engine
JP2006127332A (en) * 2004-11-01 2006-05-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Flow control valve
JP2008038818A (en) * 2006-08-09 2008-02-21 Toyota Motor Corp Fuel adding device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016186239A (en) * 2015-03-27 2016-10-27 トヨタ自動車株式会社 Exhaust emission control apparatus
CN110657003A (en) * 2018-06-28 2020-01-07 罗伯特·博世有限公司 Device for carrying out hydrocarbon injection

Also Published As

Publication number Publication date
JP5428633B2 (en) 2014-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1685311B1 (en) Exhaust purification device of compression ignition type internal combustion engine
US8534051B2 (en) Exhaust purification device of internal combustion engine
EP1760282B1 (en) Exhaust purifier for compression ignition type internal combustion engine
US9422848B2 (en) Internal combustion engine and control method for same
EP2185796B1 (en) Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine and method of controlling the same
JP4438662B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US20090188236A1 (en) Exhaust gas purifying device
JP5900728B2 (en) Engine exhaust purification system
JP4640318B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP6024834B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP6024835B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP5293279B2 (en) Exhaust pipe direct fuel injection system and exhaust gas purification system
JP5428633B2 (en) Internal combustion engine
US10184411B2 (en) Exhaust purification system for internal combustion engine
JP2009156165A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
EP1887202B1 (en) Sulfur purge control device for an internal combustion engine
JP4434007B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP5880781B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4063743B2 (en) Fuel injection timing control device for internal combustion engine
JP5151959B2 (en) Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method
JP2018021497A (en) Exhaust emission control device for engine
JP2007211648A (en) Internal combustion engine controller
JP2009041406A (en) Exhaust emission control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120705

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130731

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130806

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131007

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees