JP2582307Y2 - 低公害エンジン装置 - Google Patents

低公害エンジン装置

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JP2582307Y2
JP2582307Y2 JP1991091820U JP9182091U JP2582307Y2 JP 2582307 Y2 JP2582307 Y2 JP 2582307Y2 JP 1991091820 U JP1991091820 U JP 1991091820U JP 9182091 U JP9182091 U JP 9182091U JP 2582307 Y2 JP2582307 Y2 JP 2582307Y2
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nox
fuel injection
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engine
exhaust pipe
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利 貴 南
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Isuzu Motors Ltd
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、排気ガス中に含まれる
NOxが低減されるようディーゼルエンジンを制御する
低公害エンジン装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】車両の排気ガス中には窒素酸化物(以下
「NOx」という)が含まれており、これが大気汚染公
害の原因の1つとなっている。特に、ディーゼルエンジ
ン車の排気ガス中には、ガソリンエンジン車よりも多く
含まれており、その低減が大きな社会的課題となってい
る。このような状況に対応して、排気ガスのNOx濃度
に関し、運転モード等に応じて種々の法的規制も打ち出
されている。
【0003】ところで、ディーゼルエンジンにおいて
は、エンジンへの燃料噴射タイミングと、排出されるN
Ox量との間には、燃料噴射タイミングが遅くなればN
Ox量は減るという関係がある。図4は、燃料噴射タイ
ミングが、エンジン回転角度にして上死点より何度進ん
でいる(時間的に早い)かを表す進角θを示す図である
が、この進角θが小になるようにすれば、NOx量は減
る。しかし、進角θを小にすると、燃費が悪くなるとい
う難点が出て来る。
【0004】そこで従来のエンジンでは、車両製造時
に、種々の運転モードでの排気ガス中のNOx濃度を、
車両からは独立した装置であるNOx検出装置を用いて
測定し、その検出値を基にして、燃費にも配慮しつつN
Ox排出量が法的規制値を下回るよう、上記種々の運転
モードでの燃料噴射タイミングを、予めコントローラ等
に設定していた。
【0005】なお、NOx低減に関する従来の文献とし
ては、例えば特開昭48−81775 号公報,特開昭52−1148
25号公報等がある。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】(問題点) しかしながら、前記した従来の技術には、燃料噴射タイ
ミングを部品等のバラツキを考慮して、多少遅れ気味に
設定するので、燃費が悪くなるという問題点があった。
【0007】(問題点の説明) 燃料噴射に関与する種々の部品について、性能にバラツ
キがあることは、或る程度覚悟しなければならない。そ
のようなバラツキにより、同じ規格の車両であっても、
燃料噴射タイミングが予定していた時期より早くなって
いる(進角θが予定より大になっている)車両も出て来
る。すると、その車両に関しては、予定より多くのNO
xが排出されることになり、場合によっては法的規制値
をクリアできないこともある。従って、燃料噴射タイミ
ングは、部品性能のバラツキを考慮して、多少遅れ気味
に設定していた。その結果、燃費は悪くなる。本考案
は、このような問題点を解決することを課題とするもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本考案の低公害エンジン装置では、ディーゼルエン
ジンの排気管内に設けられたディーゼルパティキュレー
トフィルターと、該ディーゼルパティキュレートフィル
ターの下流に空間を隔てて設けられたNOx触媒と、該
NOx触媒の下流に設けられたNOxセンサおよびHC
センサと、前記ディーゼルパティキュレートフィルター
と前記NOx触媒との間の排気管内空間に燃料を噴射す
る排気管内燃料噴射部と、前記NOxセンサで検出され
たNOx濃度が所定のNOx目標値より小となるようデ
ィーゼルエンジン内への燃料噴射タイミングを制御する
と共に、前記HCセンサで検出されたHC濃度が、前記
NOx触媒の作用を活発にする濃度となるよう前記排気
管内燃料噴射部からの燃料噴射量を制御するコントロー
ラとを具えることとした。
【0009】
【作 用】ディーゼルエンジンにおいては、エンジン
への燃料噴射タイミングを遅らすと、排気に含まれるN
Ox量を減らすことが出来る。そこで、排気管内にNO
xセンサを配設し、そこからのNOx検出信号を考慮
し、NOxが減少するよう燃料噴射タイミングを制御す
る。他方、排気管内におけるNOxセンサの上流に、デ
ィーゼルパティキュレートフィルターを設置して、排気
中のパティキュレートや黒煙を除去する。これにより、
NOxセンサの検出感度の大幅な低下を防止し、NOx
濃度を正確に検出することが可能となる。
【0010】
【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本考案の第1の実施例を示す図で
ある。図1において、1は吸気管、2はエンジン(ディ
ーゼルエンジン)、3は排気管、4は燃料タンク、5は
燃料パイプ、6は燃料噴射ポンプ、7は筒内インジェク
ター、8はエンジン回転センサ、9はコントロールレバ
ーセンサ、10はディーゼルパティキュレートフィルタ
ー(以下「DPF」という)、11はNOxセンサ、1
2はコントローラである。
【0011】燃料噴射ポンプ6からエンジン2へ燃料を
噴射するタイミングは、一般にエンジン2の作動状況に
対応しながら、コントローラ12からの指令によって決
められる。エンジン2の作動状況を知るために、エンジ
ン回転センサ8によりエンジン回転数を検出し、コント
ロールレバーセンサ9によりエンジン負荷を検出してい
る。
【0012】本考案では、排気管3内のNOxを検出し
得るようNOxセンサ11を配設し、エンジン作動時に
現に排出されているNOx量を考慮して、エンジン2へ
の燃料噴射タイミングを制御する。NOxセンサ11の
感度は、排気中にパティキュレート(微粒子)や黒煙が
多いと大幅に低下してしまうので、排気管3内における
NOxセンサ11の上流に、それらを除去するDPF1
0を配設する。
【0013】図3は、以上のような第1の実施例の動作
を説明するフローチャートである。ステップ1…各セン
サにより、NOx濃度,エンジン回転数,エンジン負荷
を検出する。ステップ2…検出したNOx濃度値が、法
的規制値等をクリアするために予め定めてあるNOx目
標値より小か否かチェックする。もし、NOx目標値よ
り小であれば、良好な状態であるから、燃料噴射タイミ
ングはそのままの値を維持し(つまり進角θは変更せ
ず)、ステップ1へ戻る。NOx目標値は、エンジンが
どのような作動状況の場合は、どれくらいの値というよ
うにエンジン作動状況に応じて決められているので、検
出したエンジン回転数やエンジン負荷は、NOx目標値
を採択する際にも考慮に入れられる。
【0014】ステップ3…NOx目標値より小でない場
合には、進角θを所定角度Δθ(例えば、0.1度)だ
け小にする。即ち、燃料噴射タイミングをΔθだけ遅ら
す。遅らすと、エンジンでの燃焼状態が悪くなり燃費が
悪くなるが、NOx量は減少する。その後、ステップ2
に戻り、再びNOx濃度をチェックし、まだNOx目標
値より小にならなければ、更にΔθだけ燃焼噴射タイミ
ングを遅らす。これを繰り返すことにより、NOx目標
値より小にする。
【0015】なお、ステップ2でNOx目標値との比較
をした際、現に検出したNOx濃度がNOx目標値より
大幅に小であった場合には、NOx目標値を超えない範
囲で燃料噴射タイミングを早め(進角θを増大させ)て
もよい。燃料噴射タイミングを早めれば燃費が良くなる
から、NOx濃度をNOx目標値より小に押さえつつ
も、燃費を向上させることが出来る。
【0016】図2は、本考案の第2の実施例を示す図で
ある。これは、第1の実施例に加えて、NOxを低減さ
せる別の手段であるNOx触媒を併用した例である。符
号は図1のものに対応し、13は排気管内燃料噴射部、
14はNOx触媒、15はHCセンサである。NOx触
媒14は、NOxを除去する作用を有する触媒であり、
排気管3内におけるDPF10の下流側に設ける。NO
xセンサ11は、排気管3より排出されるNOxを検出
するために設置するものであるから、NOx触媒14の
下流側に設ける。
【0017】排気管内燃料噴射部13は、燃料を霧状に
して排気管3内に噴射し、排気にまんべんなく燃料を含
ませるための装置である。排気管内燃料噴射部13とし
ては、例えば超音波噴射弁を具えたものを用いることが
出来る。これは超音波の振動により、燃料を霧状にして
噴射するものである。排気管3内に燃料を噴射する理由
は、NOx触媒14の作用を活発に行わせるためであ
る。NOx触媒14は、そこを通流する排気に、炭化水
素(HC)が400ppm程度含まれている場合に、最
も活発に作用することが分かっている。そこで、NOx
触媒14の上流にて、炭化水素(HC)を含むところの
燃料を噴射して、HC濃度を400ppm程度の濃度に
してやる。
【0018】そのために、排気管3内のNOx触媒14
の近傍にHCセンサ15を配設し、HC濃度を検出して
コントローラ12に送り、それに基づき排気管内燃料噴
射部13からの噴射燃料量を制御する。その制御は、燃
料噴射時間を制御することによって行う。HCセンサ1
5は、NOx触媒14に流れ込む排気中のHC濃度を検
出するためのものであるから、NOx触媒14の上流側
に設置するのが好ましい。しかし、実際問題としては、
NOx触媒14の上流側でも下流側でもHC濃度は殆ど
変化しないから、HCセンサ15はいずれの側に設置し
ても構わない。
【0019】図5は、第2の実施例の動作を説明するフ
ローチャートである。これに従って動作を説明する。ス
テップ1…各センサにより、NOx濃度,エンジン回転
数,エンジン負荷およびHC濃度の検出を行う。ステッ
プ2…HC濃度が400ppmより大かチェックする。
HC濃度が400ppm程度の時、NOx触媒14の作
用は最も活発になり、それより小でも大でも衰える。し
かし、400ppm程度より大の場合は衰える程度が少
ない。そこで、ここでは制御を簡略にするため、400
ppmより大となればOKであるとしている。
【0020】ステップ3…もし400ppmより大でな
ければ、排気管内燃料噴射部13からの燃料噴射時間T
を所定時間ΔTだけ長くする。それで再びステップ1に
戻り、HC濃度を検出してみる。まだ、400ppmよ
り大となっていなければ、更にΔTだけ長くする。ステ
ップ4…NOx濃度が、NOx目標値より小か否かチェ
ックする(図3のステップ2と同じ動作)。ステップ5
…NOx濃度がNOx目標値より小でない場合は、進角
θをΔθだけ小とする(図3のステップ3と同じ動
作)。
【0021】第1の実施例は、NOx濃度が大だと進角
θを小にするという燃料噴射タイミングの制御だけで、
NOx濃度を低減しようとするものである。しかし、第
2の実施例は、第1の実施例の制御に加え、NOx触媒
14を配設することによってもNOxを除去しているの
で、同じNOx目標値までNOxを低減しようとする場
合、燃料噴射タイミングの制御によるNOx低減作用の
負担が減る。従って、燃料噴射タイミングを第1の実施
例ほどに遅らさなくともよい(進角θを小にしなくとも
よい)ので、第1の実施例に比べて燃費が向上する。
【0022】
【考案の効果】以上述べた如く、本考案の低公害エンジ
ン装置によれば、排気管中に現に排出されているNOx
濃度を直接検出し、それを反映してNOx濃度が低下す
るよう燃料噴射タイミングを制御するので、部品のバラ
ツキ等を考慮して多少遅れ気味に設定されていた従来の
燃料噴射タイミングより、燃料の噴射が早くなされる。
そのため、燃費が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の第1の実施例を示す図
【図2】本考案の第2の実施例を示す図
【図3】第1の実施例の動作を説明するフローチャート
【図4】進角を示す図
【図5】第2の実施例の動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
1 吸気管 2 エンジン 3 排気管 4 燃料タンク 5 燃料パイプ 6 燃料噴射ポンプ 7 筒内インジェクター 8 エンジン回転センサ 9 コントロールレバーセンサ 10 DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ
ー) 11 NOxセンサ 12 コントローラ 13 排気管内燃料噴射部 14 NOx触媒 15 HCセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/08 F01N 9/00 F01N 3/02 F02D 41/14 310

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディーゼルエンジンの排気管内に設けら
    れたディーゼルパティキュレートフィルターと、 該ディーゼルパティキュレートフィルターの下流に空間
    を隔てて設けられたNOx触媒と、 該NOx触媒の下流に設けられたNOxセンサおよびH
    Cセンサと、 前記ディーゼルパティキュレートフィルターと前記NO
    x触媒との間の排気管内空間に燃料を噴射する排気管内
    燃料噴射部と、 前記NOxセンサで検出されたNOx濃度が所定のNO
    x目標値より小となるようディーゼルエンジン内への燃
    料噴射タイミングを制御すると共に、 前記HCセンサで検出されたHC濃度が、前記NOx触
    媒の作用を活発にする濃度となるよう前記排気管内燃料
    噴射部からの燃料噴射量を制御するコントローラとを具
    えたことを特徴とする低公害エンジン装置。
JP1991091820U 1991-10-14 1991-10-14 低公害エンジン装置 Expired - Lifetime JP2582307Y2 (ja)

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JPH0536015U JPH0536015U (ja) 1993-05-18
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JP3951967B2 (ja) 2002-08-01 2007-08-01 トヨタ自動車株式会社 自動適合装置
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