JP3614293B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンの排気ガス中のNOxを除去する方法の1つとして、触媒を使用してNOxを還元し除去する方法がある。この場合、排気ガスの雰囲気に還元性ガスであるCO、H2、HC等の還元剤が多いほど還元反応が容易に行われる。しかしながら、ディーゼルエンジンは、空気過剰状態で燃焼が行われるために排気ガス中のHCやCO濃度が低く、且つ排気ガス中にO2が存在するために還元触媒による排気浄化の効果は期待できない。
【0003】
従って、還元触媒の効果を引き出すためには、排気ガス中に還元剤としてHCを添加する必要がある。そこで、従来、コモンレールシステムにおいて、図5に示すように主噴射Iの後にアフタ噴射(二次噴射)IIを行い、燃料を還元触媒に供給して還元性雰囲気とし、排気ガス中のNOxの還元反応を促進するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、還元触媒を還元性雰囲気とするために主噴射の後にアフタ噴射を行って還元触媒に燃料を供給するとその分だけ燃料消費量が増加し、燃費が悪化する。しかも、NOxが増加するとこれに応じてHCを増加させる(モル比で約3倍位)ことが必要となり、従って、アフタ噴射による燃料噴射量をできる限り低減することが燃費の低減を図る上で必要である。
【0005】
しかしながら、現状では、燃料噴射弁の作動可能時間の関係で、アフタ噴射の燃料量は、最小量5mm3/ストロークが限度であり、エンジンの部分負荷の運転領域においてアフタ噴射の燃料量を主噴射の燃料量に対して10%よりも低くすることができない。このため特に、エンジンの部分負荷運転領域において必要以上のアフタ噴射による燃料噴射により燃費の悪化を来しているという問題がある。
【0006】
このため、本発明では、エンジンの運転状態に応じてアフタ噴射を行う気筒を指定する制御を行うことにより、不要なアフタ噴射を防止して燃費の悪化を防止するようにした燃料噴射装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1では、複数の気筒を有するエンジンの排気経路に設けたNOx還元触媒に還元剤として燃料を主噴射後にアフタ噴射し、NOx浄化率を向上させる燃料噴射装置において、エンジンの運転状態により前記複数の気筒の内アフタ噴射を行う気筒数とその組合せを指定し、且つ前記指定した気筒数に応じたクランク軸の回転が一巡する毎に前記組合せ順序を順次変更する。これにより、不要なアフタ噴射を防止して燃費の悪化を防止する。
【0008】
請求項2の発明では、エンジン負荷が増加するに伴いアフタ噴射を行う気筒数を増加させることで、低負荷運転状態におけるアフタ噴射燃料量を必要最小限に抑え、高負荷運転状態では十分なアフタ噴射燃料量を供給する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。
図1は、本発明の実施形態としてディーゼルエンジンの概略構成図を示す。
図1において、ディーゼルエンジン(以下「エンジン」という)1は、燃料噴射装置として蓄圧式燃料噴射装置を適用したもので、エンジン1は、多気筒例えば、6気筒のエンジンで、各気筒の燃料噴射弁2は、夫々燃料圧送ポンプ10の蓄圧室(コモンレール)11に接続されている。燃料圧送ポンプ10は、エンジン1により駆動されて燃料タンク7から燃料を吸入して圧縮し、蓄圧室11に供給する。エンジン1の排気マニホールド3は、排気経路4に接続されており、当該排気経路4の途中にはNOx還元触媒5が接続されている。このNOx還元触媒装置5としては、O2共存下でも機能する例えば、(Cu−ZSM5)により構成されている。
【0010】
エンジン1の負荷Lを検出する負荷検出手段として、アクセル開度センサを設け、アクセル開度θthを検出して対応するアクセル開度信号を検出する。アクセル開度は、エンジン負荷Lに対応しており、以後アクセルセンサの出力信号をエンジン負荷信号として説明する。エンジン1には、エンジン回転数Neを検出して対応するエンジン回転数信号を出力するエンジン回転数センサ、クランク軸の回転角度θCRKを検出して各気筒の上死点位置(TDC)に対応するクランク角度信号を出力するクランク角センサ等(何れも図示せず)が設けられている。また、燃料圧送ポンプ10の蓄圧室11には圧力センサ14が設けられており、噴射圧力(燃圧)PFを検出して対応する圧力信号を出力する。
【0011】
電子制御装置(ECU)15は、前記エンジン1の負荷信号、回転数信号、クランク角度信号、燃料圧送ポンプ10の蓄圧室11の圧力(燃料圧)信号、及びその他のエンジン冷却水温Tw、吸気圧Pb等の情報信号等が入力される。
電子制御装置15は、圧力セン14からの信号により燃料圧送ポンプ10の運転を制御する制御信号を出力して当該燃料圧送ポンプ10の電磁弁12を作動させ、吐出量を調整して噴射圧力を制御する。
【0012】
電子制御装置15は、前記エンジン負荷L、エンジン回転数Ne、クランク角度θCRK、その他の情報に基づいて燃料噴射量を演算算出して燃料噴射弁駆動信号を出力し、各燃料噴射弁2を開弁制御して蓄圧室11から高圧燃料をエンジン1の対応する気筒に噴射させる。更に、電子制御装置15は、アフタ噴射制御手段としてのアフタ噴射制御用のマップを備えており、エンジン負荷L、エンジン回転数Neによりエンジン1の運転条件に基づいてアフタ噴射を行う気筒を指定して、当該指定した気筒の燃料噴射弁2にアフタ噴射駆動信号を出力して開弁制御する。即ち、電子制御装置15は、アフタ噴射を行う気筒数を制御する。図2は、アフタ噴射制御手段としてのアフタ噴射制御データが格納されているマップの一例を示し、アフタ噴射は、エンジン負荷の増加と共にアフタ噴射を行う気筒数を1気筒から6気筒まで増加するように制御される。
【0013】
以下に図3及び図4を参照して作用を説明する。
エンジン1は、前述したように6気筒とし、第1気筒〜第6気筒への主燃料噴射順序は、1−5−3−6−2−4とする。
図3において電子制御装置15は、エンジン回転数Ne、及びエンジン負荷Lを検出し(ステップS1)、アフタ噴射制御マップからエンジン1の運転条件に応じたアフタ噴射を実行する気筒数nを判断する(ステップS2)。電子制御装置15は、先ず、アフタ噴射の気筒数nが0であるか否かを判別し(ステップS3)、気筒数nが0と判別されたときにはステップS4に進む。このステップS4では、全気筒でアフタ噴射を行わない。エンジン1が全気筒でアフタ噴射を行わない運転状態は、アイドル運転状態、及びNOx還元触媒5の温度が所定温度例えば、300℃以下の場合である。エンジン1は、アイドル運転状態においては、燃料噴射量が少ないためにNOxの発生が少なく、アフタ噴射による浄化の効果が少ない。また、エンジン負荷が小さい(例えば、1/4負荷以下)運転状態では、排気温度が低く(300℃以下)、NOx還元触媒5は、触媒温度(略排気温度)が300℃以下のときにはNOxの浄化率が低い。従って、エンジン1がこのような負荷の小さい運転条件にあるときには、アフタ噴射を実行しないで燃費の低減を図る。
【0014】
アフタ噴射の気筒数nが1と判別されたときには(ステップS5)、ステップS6に進む。このステップS6においてアフタ噴射を行う気筒は、クランク軸の2回転毎に第1気筒、第5気筒、第3気筒、第6気筒、第2気筒、第4気筒(以下単に「1、5、3、6、2、4」という)の順序で実行される。このアフタ噴射の順序は、クランク軸の12回転で一巡する。そして、前記アフタ噴射の順序(1、5、3、6、2、4)が一巡したら、最初にアフタ噴射を行う気筒を例えば、第1気筒から第5気筒に変更して5、3、6、2、4、1の順序で行う。以後一巡する毎に最初にアフタ噴射を行う気筒を順次3、6、2、4の順序で変更し、前記順序で繰り返して1気筒のみアフタ噴射を続行する。このように6気筒の中の1気筒のみをアフタ噴射することで、不要なアフタ噴射燃料量を無くすことが可能となり、燃費の向上が図られる。また、アフタ噴射を行う気筒を順次変更することで、全気筒(6気筒)に均等にアフタ噴射を分担することができ、特定の気筒のみによるアフタ噴射を防止することができ、エンジンの耐久性の向上が図られる。
【0015】
アフタ噴射の気筒数nが2と判別されたときには(ステップS7)、ステップS8に進む。このステップS8においてアフタ噴射する2つの気筒の組み合わせは、(1、6)、(5、2)、(3、4)の3種類とされ、クランク軸の2回転毎に順次組み合わせが変わる。即ち、最初の組み合わせが(1、6)、(5、2)、(3、4)とされ、クランク軸が6回転して前記組み合わせが1巡した後、次に最初のアフタ噴射を行う2気筒を(1、6)から(5、2)に変更して、(5、2)、(3、4)、(1、6)の組み合わせとする。このようにしてクランク軸が6回転する毎に3種類の組み合わせ順序を変更する。
【0016】
アフタ噴射の気筒数nが3と判別されたときには(ステップS9)、ステップS10に進む。このステップS10においてアフタ噴射する3つの気筒の組み合わせは、(1、3、2)、(5、6、4)の2種類とされ、クランク軸の2回転毎に順次組み合わせが変わる。即ち、最初の組み合わせが(1、3、2)、(5、6、4)とされ、クランク軸が4回転して前記組み合わせが1巡した後、次に最初のアフタ噴射を行う3気筒を(1、3、2)から(5、6、4)に変更して(5、6、4)、(1、3、2)の組み合わせとする。このようにしてクランク軸が4回転する毎に2種類の組み合わせ順序を変更する。
【0017】
アフタ噴射の気筒数nが4と判別されたときには(ステップS11)、ステップS12に進む。このステップS12においてアフタ噴射する4つの気筒の組み合わせは、(5、3、2、4)、(1、3、6、4)、(1、5、6、2)の3種類とされ、クランク軸の2回転毎に組み合わせが変わる。即ち、最初の組み合わせが(5、3、2、4)、(1、3、6、4)、(1、5、6、2)とされ、クランク軸が6回転して組み合わせが一巡した後、次に最初のアフタ噴射を行う4気筒を(5、3、2、4)から(1、3、6、4)に変更して(1、3、6、4)、(1、5、6、2)、(5、3、2、4)の組み合わせとする。このようにしてクランク軸が6回転する毎に3種類の組み合わせ順序を変更する。
【0018】
アフタ噴射の気筒数nが5と判別されたときには(ステップS13)、ステップS14に進む。この場合アフタ噴射をしない気筒は、1気筒であり、ステップS14においては、2回転毎に1、5、3、6、2、4の気筒の順序でアフタ噴射を行わないようにする。そして、クランク軸の12回転でこの順序が一巡したら、次のアフタ噴射を行わない気筒を第1気筒から第5気筒に変更して、5、3、6、2、4、1の順序でアフタ噴射を行わないようにする。以後一巡する毎にアフタ噴射を行わない気筒を順次3、6、2、4の順序で変更し、前記順序で繰り返して1気筒のみアフタ噴射を行わないようにする。エンジン負荷が増大してアフタ噴射の気筒数nが6と判別されたときには(ステップS15)、ステップS16に進む。このステップS16においては、全気筒でアフタ噴射が行われる。
【0019】
このようにしてエンジンの運転条件によりアフタ噴射を行う気筒数を指定することで、触媒の浄化率を低下させることなく、燃費の向上が図られる。
尚、上記実施例では、燃料噴射装置として蓄圧式(コモンレール式)燃料噴射装置を使用した場合について記述したが、これに限るものではなく他のタイプの燃料噴射装置を使用することもできる。しかしながら、実施例のように蓄圧式の燃料噴射装置を使用することで燃料噴射装置や制御系の構成が簡単となり、コストの低減も図られて好ましい。
【0020】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジン回転数及びエンジン負荷の運転条件に基づいてNOx還元触媒を還元性の雰囲気とするために排気経路に供給する燃料を噴射するアフタ噴射を行う気筒数とその組合せを指定し、且つ前記指定した気筒数に応じたクランク軸の回転が一巡する毎に前記組合せ順序を順次変更することで、エンジン負荷が低い運転状態におけるアフタ噴射による燃料の無駄な使用を防止することができ、NOx還元触媒の効率を低下させることなく、燃費の低減を図ることが可能となる。
【0021】
また、請求項2の発明では、エンジン負荷が増加するに伴いアフタ噴射を行う気筒数を増加させることで、低負荷運転状態におけるアフタ噴射燃料量を最小限に抑え、高負荷運転状態では十分なアフタ噴射燃料量を供給することが可能となり、NOxの浄化を図ると共に燃費の低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃料噴射装置の実施の形態を示す構成図である。
【図2】本発明に係る燃料噴射装置におけるアフタ噴射制御の制御マップの一例を示す図である。
【図3】本発明に係る燃料噴射装置のアフタ噴射制御の手順を示すフローチャートの一部である。
【図4】図3に示すフローチャートの残部である。
【図5】燃料噴射装置による主噴射とアフタ噴射との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン
2 燃料噴射弁
4 排気経路
5 NOx還元触媒
10 燃料圧送ポンプ
11 蓄圧室
15 電子制御装置(ECU)
Claims (2)
- 複数の気筒を有するエンジンの排気経路に設けたNOx還元触媒と、前記NOx還元触媒に還元剤として前記エンジンの燃料を主噴射後にアフタ噴射するアフタ噴射手段とを備えた燃料噴射装置において、
前記アフタ噴射手段は、前記エンジンの運転状態により前記複数の気筒の内アフタ噴射を行う気筒数とその組合せを指定し、且つ前記指定した気筒数に応じたクランク軸の回転が一巡する毎に前記組合せ順序を順次変更する
ことを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記アフタ噴射手段は、前記エンジン負荷の増加と共にアフタ噴射を行う気筒数を増加することを特徴とする請求項1記載の燃料噴射装置。
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JP05072798A JP3614293B2 (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 燃料噴射装置 |
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JPH11247678A JPH11247678A (ja) | 1999-09-14 |
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ID=12866902
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JP05072798A Expired - Fee Related JP3614293B2 (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 燃料噴射装置 |
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JP (1) | JP3614293B2 (ja) |
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1998
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