JP3755244B2

JP3755244B2 - Engine control device

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Publication number: JP3755244B2
Application number: JP19267497A
Authority: JP
Inventors: 智明齊藤; 貴弘黒川; 光徳近藤; 明宏小林
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2017-07-17
Also published as: JPH1136944A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの制御装置に係り、特に、排気系にＮＯｘ浄化触媒を設けたエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車等のエンジンにおいて、排気系に触媒を設けて、燃焼後の排気ガスを浄化することが行われている。このような排気ガスの浄化用触媒として、三元触媒がよく用いられている。三元触媒は、排気ガス中に含まれる有害成分のうち特に環境に悪影響を与える３成分、すなわち、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）に対して優れた浄化特性を発揮する。
【０００３】
しかし、ディーゼル機関においては、理論空燃比（空気／燃料＝１４．７）よりも酸素過剰状態で燃焼が行われるため、燃焼時の空燃比を反映して、燃焼後の排気ガスの組成も酸素過剰状態となる。ところが、従来の三元触媒では、酸素過剰雰囲気（リーン雰囲気）下ではＮＯｘに対する浄化性能が極端に低下するため、ＮＯｘを効果的に除去できないという問題があった。そのため、ディーゼル機関に対しては、例えば金属担持ゼオライトのように、リーン雰囲気においても優れたＮＯｘ浄化特性を示す触媒（以下、ＮＯｘ浄化触媒という）が用いられるようになった。
【０００４】
ところで、近年、この種のＮＯｘ浄化触媒に関して、ＨＣ成分（燃料成分）を添加することによりＮＯｘ浄化率が向上することが知られるようになった。そして、この特性を利用し、排気ガスに燃料を添加供給することによってＮＯｘ浄化触媒の特性を向上させることが試みられている。
【０００５】
その場合、燃料添加の手段としては、燃料添加用のインジェクタを排気系に設置することが考えられる。しかし、このようにすると、各気筒ごとに設けられる燃料供給用のインジェクタとは別に専用のインジェクタが必要になり、部品点数が増加してコストアップの要因となる。
【０００６】
これに対し、燃料供給用のインジェクタを利用して燃焼後の排気ガスに燃料成分を添加しようという考えがある。例えば、実開平３−６８５１６号公報には、排気系にゼオライト系触媒を設置したディーゼル機関が開示されている。このディーゼル機関では、燃料噴射ポンプと各燃料噴射ノズルとを結ぶ燃料供給通路の途中に、燃料噴射期間にある気筒への燃料供給通路と排気行程にある気筒への燃料供給通路とを連通させる連通路をそれぞれ設けて、これらの連通路に所定の圧力で開くリリーフ弁を設置している。このような構成により、燃料噴射期間にある気筒への燃料供給通路からリリーフされた燃料が、排気行程にある気筒に噴射されることになり、排気系に燃料成分を供給する専用のインジェクタを別途設ける必要がなくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば４気筒のディーゼル機関において、第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順に着火順序が設定されているとすると、第３気筒→第１気筒、第１気筒→第２気筒、第２気筒→第４気筒、及び第４気筒→第３気筒というように、ある気筒が圧縮上死点付近の燃料噴射期間にある場合に、着火順序が一つ手前の気筒に対して燃料のリリーフが行われることになり、燃料の噴射される時期が排気行程の前半に限られる。
【０００８】
図１１に示すように、排気行程の前半にあっては、インジェクタの燃料噴射部ａとピストンｂとの間の距離は比較的大きい。また、ディーゼル機関では、燃料噴射はピストンの昇降方向に対して略垂直な方向、つまりシリンダ壁面に指向して行われる。そのため、エンジンの温度が十分高温になっていないとき、つまり冷間時においては、燃料噴射部ａから噴射された燃料はシリンダブロックｃの内面、つまり燃焼室ｄの壁面に付着しやすくなる。
【０００９】
壁面に付着した燃料ｆ（図１１では誇張して図示している）は、次サイクルの燃焼行程で燃焼するが、その燃焼は不完全になりやすい。そのため、完全には燃焼しなかった燃料成分が白煙となって排出されやすかった。また、壁面に付着した燃料ｆがピストンリングｅの周りの潤滑油を落としてしまい、ピストンの円滑な摺動を阻害することがあった。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気ガスに燃料を添加供給する際における燃焼室壁面への燃料の付着を抑制して、白煙の発生を防止するとともに、燃費を向上することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、冷間時の排気行程の噴射を、噴射した燃料が燃焼室の壁面へ付着しないように調節することとした。
【００１２】
具体的には、請求項１に記載の発明は、シリンダとシリンダヘッドと該シリンダに摺動自在に内挿されたピストンとによって該シリンダ内に区画形成された燃焼室と、上記ピストンに対向して上記シリンダヘッドに設けられた噴射部を有する燃料噴射手段と、上記燃焼室から導出された排気ガス中の窒素酸化物を浄化するＮＯｘ浄化触媒と、排気行程時に上記燃料噴射手段から燃料を噴射させて該ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を供給する排気行程噴射制御手段と、を備えるエンジンの制御装置において、冷間時を判定する冷間時判定手段と、該冷間時判定手段が冷間時と判定したときには、排気行程時に噴射する燃料の上記シリンダの壁面への付着量を抑制するように、上記排気行程噴射制御手段による噴射を排気行程後期で実行させ、且つ吸気弁が開弁するまでには終了させ一方、非冷間時には上記排気行程噴射制御手段による噴射を排気行程前期で実行させる噴射時期調節手段と、を備えていることとしたものである。
【００１３】
上記発明特定事項により、エンジンの冷間時には、シリンダ壁面への付着量が抑制されるように燃料が噴射される。従って、シリンダ壁面への付着量が減少し、白煙の発生が抑制される。また、ピストンリングの周りの潤滑油が流されることがほとんどないため、エンジンの円滑な作動が妨げられることがなく、燃費が向上する。
【００１４】
より詳しくは、冷間時判定手段が冷間時か否かを判定し、冷間時にないときは排気行程前期で排気行程噴射が実行される一方、エンジンが冷間時にあるときは、排気行程噴射制御手段は、ＮＯｘ浄化触媒に添加するための燃料の噴射を排気行程後期に実行する。排気行程後期にあっては、燃料噴射手段の噴射部とピストンとの間の距離が短いので、燃料のシリンダ壁面への付着は抑制される。従って、白煙の発生が抑制されるとともに、燃費が向上する。
【００１５】
また、排気行程後期では吸気弁は閉じており、吸気弁と排気弁とが同時に開いた状態となるいわゆるオーバーラップは生じていない。そのため、添加燃料を確実に供給できるとともに、吸気脈動により添加燃料が吸気に流入することを防止することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエンジンの制御装置において、冷間時判定手段は、エンジン水温を検出する水温センサを備え、該水温センサで検出した水温が所定の温度範囲内にあるときに冷間時であると判定することとしたものである。
【００１７】
上記発明特定事項により、具体的かつ正確に、冷間時が判定されることになる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のエンジンの制御装置において、燃焼室に導入する空気の温度を検出する吸気温センサと、上記吸気温センサで検出した吸気温が所定温度以下のときに、排気行程噴射制御手段による噴射を禁止する噴射抑制手段とを備えていることとしたものである。
【００１９】
上記発明特定事項により、吸気温センサによって検出される気温が予め設定した所定温度以下のときには、排気行程噴射制御手段による噴射が禁止される。その結果、吸気温に応じた排気行程噴射が行われる。つまり、吸気温が低く、噴射燃料がシリンダ壁面へ付着しやすい状態では、排気行程噴射が禁止されることとなる。従って、白煙の発生が精度よく抑制されることになる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、排気行程後期は、クランク角が吸気上死点前１５゜〜３０゜のうちの所定範囲に設定されていることとしたものである。
【００２１】
上記発明特定事項により、排気行程後期の噴射が好適に行われる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
＜実施形態１＞
−エンジン制御系統５０の構成−
まず、本実施形態に係るエンジン１の全体構成を説明する。エンジン１はディーゼルエンジンである。図１に示すように、エンジン１のエンジン本体２には、４個の気筒５が列状に配置されている。これらの気筒５は、サージタンク３から分岐した４本の独立吸気管４にそれぞれ接続され、これら吸気管４を介して新気が導入されるように構成されている。
【００２４】
また、エンジン本体２に対して、いわゆるコモンレール６が設けられている。このコモンレール６は、高圧の燃料を蓄え、コントロールユニット（ＥＣＵ）４０からの制御信号に基づいて、各気筒５の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射装置の一種である。
【００２５】
各気筒５には、制御信号に応じてソレノイドにより針弁が作動することにより燃料噴射を行うインジェクタ７がそれぞれ配設されている。これらインジェクタ７は、コモンレール６に接続されている。
【００２６】
コモンレール６は、燃料通路８を介して燃料圧送ポンプ９に接続され、この燃料圧送ポンプ９は図示しない燃料タンクに接続されている。従って、燃料圧送ポンプ９から圧送された燃料は、コモンレール６を経て、各インジェクタ７に供給される。燃料通路８には調圧バルブ１０が設けられている。この調圧バルブ１０は、コモンレール６に送る燃料の圧力を調節することにより、インジェクタ７の噴射圧力を調節する圧力調節手段である。従って、制御信号に応じた調圧バルブ１０の作動により、噴射圧力が調節される。また、コモンレール６には圧力センサ１１が設けられ、この圧力センサ１１によって噴射圧力が検出される。
【００２７】
エンジン１の排気系には、各気筒５から排出された排気ガスを集合させる排気マニホールド１２と、排気マニホールド１２に接続された排気管１３とが設けられている。この排気管１３の途中には、ＮＯｘをＨＣによって分解する触媒、例えば、Ｐｔ（プラチナ）、Ｒｈ（ロジウム）等の金属を結晶性のメタロシリケートに担持した金属担持ゼオライドで構成されたＮＯｘ浄化触媒を備えた触媒コンバータ１４が設置されている。
【００２８】
次に、エンジン１の具体的な構成を説明する。図２及び図３に示すように、シリンダブロック２１によって形成されたシリンダには、ピストン２３が上下摺動自在に内挿されている。そして、シリンダブロック２１の上部に取り付けられたシリンダヘッド２４の下面と、シリンダブロック２１の内周面（シリンダの壁面）と、ピストン２３の上面とで、燃焼室２５が区画形成されている。
【００２９】
シリンダヘッド２４には、一方の側面からそれぞれ燃焼室２５に通じる２個の給気ポート２６と、他方の側面からそれぞれ燃焼室２５に通じる２個の排気ポート２７とが設けられている。図３に示すように、これら各ポート２６，２７の燃焼室２５への開口部２６ａ，２７ａは、シリンダヘッド下面に方形状に配置されている。また、これら各ポート２６，２７には、開閉弁２８，２９が設けられている。すなわち、各給気ポート２６の開口部２６ａを開閉する吸気弁２８と、各排気ポート２７の開口部２７ａを開閉する排気弁２９とが備えられている。これらの吸気弁２８及び排気弁２９の弁軸部２８ａ，２９ａは、シリンダヘッド２４を貫通して上方に突出している。それぞれの弁軸部２８ａ，２９ａに連設された傘部２８ｂ，２９ｂは、各ポート２６，２７の開口部２６ａ，２７ａにそれぞれ嵌合されたバルブシート３０に密着、離反するようになっている。
【００３０】
また、シリンダヘッド２４には、燃焼室２５の中央位置に開口する段付状のインジェクタ挿入孔３１が上下方向に設けられている。このインジェクタ挿入孔３１には、燃料噴射手段たるインジェクタ７が取り付けられている。つまり、インジェクタ７は、その先端の燃料噴射部７ａを燃焼室２５内に露出させた状態でインジェクタ挿入孔３１に挿入されている。言い換えると、燃料噴射部７ａはピストン２３の上面に対向する位置に設けられている。そして、２本の取付けボルト３２がインジェクタ７の中間部分のフランジ部７ｂの上面で支持された固定版３３を貫通してシリンダヘッド２４に螺合されることにより、インジェクタ７とシリンダヘッド２４とが一体化されている。
【００３１】
図４に示すように、インジェクタ本体１０１の下部には、燃料噴射部７ａを下方に膨出させたノズル１０２が一体的に設けられている。この燃料噴射部７ａには、図５に拡大して示すように、一端がサック１０５に開口する４個の噴孔１０６が平面視で十字形に配置されている。ノズル１０２に摺動自在に内挿されたニードル弁１０３の周囲には、燃料を一時貯留する油室１０４が設けられている。
【００３２】
インジェクタ本体１０１の中間部分に設けられたフランジ部７ｂには、燃料供給配管１５を介して供給される燃料を導入する燃料入口１０７が設けられ、この燃料入口１０７から導入された燃料が燃料供給通路１０８を介して油室１０４に供給されるようになっている。そして、インジェクタ本体１０１の中間部分には、ニードル弁１０３に有機的に結合されたプランジャ（図示せず）が摺動自在に内挿されており、後述するＥＣＵ４０からの制御信号に基づいてプランジャが上下方向に移動することにより、ニードル弁１０３の開閉が制御されるようになっている。
【００３３】
図１に示すように、エンジン１には、コントロールユニット（ＥＣＵ）４０が備えられている。このＥＣＵ４０は、クランク角を検出するクランク角センサ４１からの信号と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷センサ４２からの信号と、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ４９からの信号と、エンジン水温を検出する水温センサ４３からの信号と、吸気温を検出する吸気温センサ４９ｂからの信号と、排気マニホールド１２に設置されて燃焼室２５から排出された直後の排気ガスの温度を検出する第１排気温センサ４４からの信号と、触媒コンバータ１４の直上流の排気ガスの温度を検出する第２排気温センサ４５からの信号と、触媒コンバータ１４の直下流の排気ガスの温度を検出する第３排気温センサ４６からの信号と、触媒コンバータ１４の直上流の排気ガスの残留酸素濃度を検出する第１Ｏ₂濃度センサ４７からの信号と、触媒コンバータ１４の直下流の排気ガスの残留酸素濃度を検出する第２Ｏ₂濃度センサ４８からの信号とを入力し、これらの信号に基づいて燃料圧送ポンプ９、調圧バルブ１０、インジェクタ７の作動をそれぞれ制御することにより、各気筒５の圧縮上死点の付近で主噴射として行われる通常噴射と、各気筒の排気行程で燃料を噴射する排気行程噴射とを行うようになっている。
【００３４】
次に、本発明に係るエンジン制御装置としてのエンジン制御系統５０の構成を、図６のブロック線図を参照しながら説明する。
【００３５】
エンジン制御系統５０は、通常噴射制御手段５１、排気行程噴射制御手段５２、冷間時判定手段５３、吸気温判定手段５４、及び排気行程噴射抑制手段５５を備えている。通常噴射制御手段５１は、トルクを発生させるために、圧縮行程の周期にインジェクタ７から燃料を噴射し、この燃料を燃焼室２５内で燃焼させる通常噴射の制御を実行する。排気行程噴射制御手段５２は、触媒コンバータ１４に燃料成分を供給することを目的として、排気行程時にインジェクタ７から燃料を噴射させる排気行程噴射の制御を実行する。冷間時判定手段５３は、エンジン１が冷間時にあるか否かを判定する。吸気温判定手段５４は、吸気温が所定温度以下か否かを判定する。排気行程噴射抑制手段５５は、吸気温が所定温度以下のときに排気行程噴射を停止する。なお、吸気温判定手段５４及び排気行程噴射抑制手段５５は、本発明でいうところの抑制手段を構成している。
【００３６】
−エンジン制御系統５０の動作−
エンジン制御系統５０は、運転状態に応じて、以下に説明する通常噴射制御または排気行程噴射制御を行う。
【００３７】
（通常噴射制御）
まず、通常噴射制御を説明する。ＥＣＵ４０の通常噴射制御手段５１は、クランク角センサ４１からの信号に基づいてエンジン回転数を計算するとともに、エンジン負荷センサ４２からエンジン負荷を検出し、このエンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて基本燃料噴射量を設定する。そして、この基本燃料噴射量をアクセル開度やエンジン水温などで補正したうえで、最終的な噴射量、噴射圧力、噴射時期等を決定する。そして、所定の噴射時期、つまりクランク角が圧縮上死点の付近に設定された所定範囲のクランク角を示す時期に、設定した噴射量に対応する時間だけ、インジェクタ７に駆動信号を出力する。その結果、インジェクタ７の燃料噴射部７ａから、所定量の燃料が噴射される。
【００３８】
なお、クランク角、アクセル開度、エンジン水温は、それぞれクランク角センサ４１、アクセル開度センサ４９、水温センサ４３によって検出される。
【００３９】
（排気行程噴射制御）
排気行程噴射制御も、基本的には通常噴射制御と同様である。つまり、ＥＣＵ４０の排気行程噴射制御手段５２は、クランク角センサ４１等からの信号を受け取り、噴射圧力、噴射時期及び噴射量を設定する。そして、これらセンサからの信号に応じて、各気筒のインジェクタ７に対し所定時期に所定量の燃料を噴射するように駆動信号を出力する。
【００４０】
（燃料噴射制御）
図７のフローチャートを参照しながら、運転状態に応じて上記通常噴射制御及び排気行程噴射制御を行う本エンジン制御系統５０の燃料噴射制御について説明する。
【００４１】
まず、ステップＳＴ１において、クランク角センサ４１からの信号に基づいてエンジン回転数を検出する。次に、ステップＳＴ２において、アクセル開度センサ４９からの信号に基づいて、アクセル開度を検出する。そして、ステップＳＴ３において、水温センサ４３からの信号に基づいて、エンジン水温Ｔを検出する。
【００４２】
そして、ステップＳＴ４において、冷間時判定手段５３により、エンジン水温Ｔが予め設定した所定値Ｔ２以下か否かが判定される。その結果、エンジン水温Ｔが所定値Ｔ２以下のときはステップＳＴ５に進む一方、所定値Ｔ２よりも大きいときはステップＳＴ１０に進む。
【００４３】
ステップＳＴ５では、通常噴射制御手段５１が通常噴射制御における噴射圧力、噴射時期及び噴射量を設定する。
【００４４】
そして、ステップＳＴ１２に進み、エンジン水温Ｔが予め設定した冷間制御ゾーンの下限値Ｔ１よりも小さいか否かが判定される。ここで、下限値Ｔ１は極冷間を判定する温度である。極冷間を判定することとしたのは、極冷間では排気行程噴射した燃料が蒸発せずに残留するので、燃料が残留しないよう極冷間では排気行程噴射を禁止するためである。その結果、エンジン水温Ｔが所定値Ｔ１以上であるときはステップＳＴ６に進み、所定値Ｔ１よりも小さいときはステップＳＴ８に進む。
【００４５】
ステップＳＴ６においては、吸気温判定手段５４が、吸気温センサ４９ｂで検出した吸気温が所定温度以下か否かを判定する。吸気温が所定温度以下の場合には、ステップＳＴ８に進み、排気行程後期で排気行程噴射を行い、シリンダ壁面に燃料が直接付着しなかったとしてもピストン頂部に蒸発せずに残留する燃料が多く、白煙が発生しやすいと判断して、排気行程噴射抑制手段５５が排気行程噴射制御手段５２に信号を送って排気行程噴射制御を中止させる。一方、吸気温が所定温度よりも大きい場合には、ステップＳＴ７に進む。
【００４６】
ステップＳＴ７では、排気行程噴射制御手段５２が排気行程噴射制御における噴射圧力、噴射時期及び噴射量を設定する。ここでは、噴射時期を排気行程の後期に設定し、噴射量を通常噴射の噴射量の１／１０〜１／２０に設定する。具体的には、吸気上死点を基準角度０゜とした場合におけるクランク角が吸気上死点前１５゜〜３０゜の間の所定範囲に設定する。本実施形態では、特に、２０゜〜３０゜の間に設定している。
【００４７】
一方、ステップＳＴ４において、冷間時判定手段５３がエンジン水温Ｔが冷間制御ゾーンにないと判定すると、ステップＳＴ１０において、通常噴射制御手段５１が通常噴射制御における噴射圧力、噴射時期及び噴射量を設定する。次に、ステップＳＴ１１に進み、排気行程噴射制御手段５２が排気行程噴射制御における噴射圧力、噴射時期及び噴射量を設定する。ここでは、添加燃料が排気通路に流入しやすくするために、噴射時期を排気行程の前期に設定し、噴射量を通常噴射の噴射量の１／１０〜１／２０に設定する。
【００４８】
そして、上記のステップで各噴射制御の設定値を決定した後は、ステップＳＴ９に進み、上記各設定値に基づいて通常噴射制御手段５１及び排気行程噴射制御手段５２が燃料の噴射を行う。
【００４９】
上記の燃料噴射制御の結果、燃料の噴射は運転状態に応じて制御されることになる。つまり、図８に示すように、非冷間時にあっては、圧縮行程の後期に燃料が噴射されるとともに、排気行程の前期に、触媒コンバータ１４に燃料を添加するための噴射が行われる。一方、吸気温が比較的高い場合の冷間時にあっては、圧縮行程の後期に燃料が噴射されるとともに、排気行程の後期に触媒コンバータ１４に燃料を添加するための噴射が行われる。吸気温が比較的低い冷間時にあっては、燃料の噴射は圧縮行程の後期でのみ行われる。
【００５０】
なお、吸気弁は、吸気上死点前１０゜から開弁しはじめるが、この吸気弁開弁開始までには排気行程噴射を終了させる。これにより、排気弁開度が小さいときでの排気行程噴射を禁止でき、添加燃料を確実に供給できるとともに、吸気脈動により添加燃料が吸気に流入することを防止できる。
【００５１】
−エンジン制御系統５０の効果−
以上のように、本エンジン制御系統５０によれば、冷間時には、触媒コンバータ１４に燃料を添加するための噴射は圧縮行程の後期に行われる。図９に示すように、排気行程の後期では、ピストン２３とインジェクタ７との間の距離が短く、インジェクタ７の燃料噴射部７ａから噴射された燃料がシリンダブロック２１の内面、つまりシリンダの壁面に付着することがほとんどない。つまり、燃料噴射部７ａから噴射された燃料は、すべてピストン２３の上面に吹き付けられるので、シリンダ壁面に残留することがほとんどない。その結果、残留燃料の不完全な燃焼による白煙の発生が抑制される。また、ピストンの円滑な摺動が確保され、燃費が向上する。
【００５２】
排気行程後期の噴射はクランク角が１５゜〜３０゜のうちの所定範囲内で行われ、本実施形態では特に２０゜〜３０゜の範囲で行われるので、その噴射は好適に行われる。つまり、シリンダ壁面への燃料の付着量が最小限に抑えられる。
【００５３】
ところが、吸気温が比較的低いときには、燃料は蒸発しにくくなるので、ピストン２３とインジェクタ７との間の距離が短くても、噴射した燃料がシリンダブロック２１の内面に残留するおそれがある。ところが、本エンジン制御系統５０では、冷間時には排気行程噴射を行わないので、燃料が壁面に付着することを確実に防止することができる。
【００５４】
＜実施形態２＞
実施形態２は、吸気温に応じて排気行程噴射時の噴射方法を変更することとしたものである。
【００５５】
具体的には、図１０に示すように、吸気温が所定温度Ｔ３よりも小さいときは、噴射時間を零とする。つまり、排気行程噴射を行わない。一方、吸気温が所定温度Ｔ３以上かつ所定温度Ｔ４以下の範囲内にあるときは、噴射時間を吸気温に応じて変化させる。つまり、吸気温が高いほど噴射時間を長くする。吸気温が所定温度Ｔ４よりも大きいときは、噴射時間を所定時間ｔ１の間だけ行う。
【００５６】
その結果、吸気温が低いときには実施形態１と同様、排気行程噴射が行われないので、燃料が壁面に付着することがない。また、吸気温が高いときには、所定時間ｔ１の噴射を行うので、触媒コンバータ１４に十分な量の添加燃料を供給することができる。そして、吸気温が上記所定温度Ｔ３以上かつ所定温度Ｔ４以下の場合には、吸気温に応じた適正量の燃料が噴射されるので、燃料のシリンダ壁面への付着が防止されるとともに、触媒コンバータ１４に十分な量の添加燃料が供給される。
【００５７】
＜その他の実施形態＞
上記の実施形態では、排気行程噴射は各サイクルごとに行っていたが、排気行程噴射は数サイクルに一回づつ行うようにしてもよい。また、一サイクルに複数回行うようにしてもよい。
【００５８】
冷間制御ゾーンは、エンジン水温Ｔのみによって決定したが、他のセンサから検出した状態量、例えば吸気温等に基づいて決定してもよい。また、これら状態量とエンジン水温Ｔとの組み合わせに基づいて決定してもよい。さらに、これら状態量に応じて、冷間制御ゾーンを適宜変更するようにしてもよい。
【００５９】
また、ＮＯｘ浄化触媒は、上記実施形態のようなものには限定されず、ＮＯｘをＨＣによって無害な組成に化学変化させるものであればどのようなものでもよい。
【００６０】
また、燃料噴射システムは、コモンレールタイプのシステムに限定されるものではない。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、冷間時におけるシリンダ壁面への燃料の付着量が減少するので、残留燃料の不完全な燃焼による白煙の発生が抑制される。また、壁面に付着する燃料によってピストン周りの潤滑油が流されることが防止されるので、ピストンが円滑に摺動し、燃費が向上する。
【００６２】
より具体的に、冷間時には、排気行程噴射を排気行程の後期に行う。排気行程後期では、燃料噴射手段の噴射部とピストンとの間の距離が短いので、噴射部から噴射された燃料はピストン上面に吹き付けられることになり、燃焼室全体に広がりにくい。また、シリンダ壁面へ直接吹き付けられることも少ない。従って、燃料のシリンダ壁面への付着が抑制される。その結果、白煙の発生が抑制されるとともに、燃費が向上する。
【００６３】
請求項２に記載の発明によれば、エンジン水温に基づいて冷間時を判断するので、具体的かつ正確に冷間時を判定することができる。
【００６４】
請求項３に記載の発明によれば、吸気温が低い場合には排気行程噴射を禁止するので、噴射燃料がシリンダ壁面に付着しやすい状態であるにも関わらず、壁面付着を確実に防止することができる。従って、白煙の発生を精度よく抑制することができる。
【００６５】
請求項４に記載の発明によれば、排気行程後期の噴射を好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンの制御装置の全体構成図である。
【図２】エンジンの一部の拡大断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】インジェクタの一部切欠き縦断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】エンジンの制御装置のブロック線図である。
【図７】噴射制御のフローチャートである。
【図８】噴射制御のタイムチャートである。
【図９】排気行程噴射を示すエンジンの一部拡大断面図である。
【図１０】吸気温と噴射時間との関係を示す図である。
【図１１】従来のディーゼルエンジンの断面図である。
【符号の説明】
１エンジン
２エンジン本体
３サージタンク
４吸気管
６コモンレール
７インジェクタ
９燃料圧送ポンプ
１０調圧バルブ
１１圧力センサ
１４触媒コンバータ
４０ＥＣＵ
４１クランク角センサ
４３水温センサ
４９ｂ吸気温センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine control device, and more particularly to an engine control device in which a NOx purification catalyst is provided in an exhaust system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an engine such as an automobile, a catalyst is provided in an exhaust system to purify exhaust gas after combustion. A three-way catalyst is often used as such an exhaust gas purifying catalyst. The three-way catalyst is excellent for three components that adversely affect the environment among harmful components contained in the exhaust gas, that is, carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), and nitrogen oxide (NOx). Demonstrates purification properties.
[0003]
However, in a diesel engine, combustion is performed in an oxygen-excess state than the stoichiometric air-fuel ratio (air / fuel = 14.7), so the composition of the exhaust gas after combustion also reflects the air-fuel ratio at the time of combustion. Excessive state. However, the conventional three-way catalyst has a problem in that NOx cannot be effectively removed because the purification performance against NOx is extremely lowered under an oxygen-excess atmosphere (lean atmosphere). Therefore, for diesel engines, a catalyst that exhibits excellent NOx purification characteristics even in a lean atmosphere (hereinafter referred to as NOx purification catalyst), such as metal-supported zeolite, has come to be used.
[0004]
By the way, in recent years, regarding this type of NOx purification catalyst, it has been known that the NOx purification rate is improved by adding an HC component (fuel component). An attempt has been made to improve the characteristics of the NOx purification catalyst by using this characteristic and adding and supplying fuel to the exhaust gas.
[0005]
In this case, as a means for adding fuel, it is conceivable to install an injector for adding fuel in the exhaust system. However, in this case, a dedicated injector is required in addition to the fuel supply injector provided for each cylinder, which increases the number of parts and increases costs.
[0006]
On the other hand, there is an idea of using a fuel supply injector to add a fuel component to the exhaust gas after combustion. For example, Japanese Utility Model Publication No. 3-68516 discloses a diesel engine in which a zeolite catalyst is installed in an exhaust system. In this diesel engine, in the middle of a fuel supply passage connecting the fuel injection pump and each fuel injection nozzle, a communication that connects the fuel supply passage to the cylinder in the fuel injection period and the fuel supply passage to the cylinder in the exhaust stroke. Each of the passages is provided with a relief valve that opens at a predetermined pressure in these communication passages. With such a configuration, the fuel released from the fuel supply passage to the cylinder in the fuel injection period is injected into the cylinder in the exhaust stroke, and a dedicated injector for supplying fuel components to the exhaust system is separately provided. There is no need to provide it.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, for example, in a four-cylinder diesel engine, if the ignition order is set in the order of the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder, the third cylinder → the first cylinder, the first cylinder → the first cylinder When a cylinder is in the fuel injection period near the compression top dead center, such as 2 cylinders, 2nd cylinder → 4th cylinder, and 4th cylinder → 3rd cylinder, Therefore, the fuel is relieved, and the time when the fuel is injected is limited to the first half of the exhaust stroke.
[0008]
As shown in FIG. 11, in the first half of the exhaust stroke, the distance between the fuel injection part a of the injector and the piston b is relatively large. Further, in a diesel engine, fuel injection is performed in a direction substantially perpendicular to the piston raising / lowering direction, that is, toward the cylinder wall surface. Therefore, when the temperature of the engine is not sufficiently high, that is, when it is cold, the fuel injected from the fuel injection part a tends to adhere to the inner surface of the cylinder block c, that is, the wall surface of the combustion chamber d.
[0009]
Fuel f adhering to the wall surface (exaggerated in FIG. 11) burns in the combustion stroke of the next cycle, but the combustion tends to be incomplete. Therefore, the fuel component that was not completely burned was easily discharged as white smoke. In addition, the fuel f adhering to the wall surface may drop the lubricating oil around the piston ring e, thereby obstructing the smooth sliding of the piston.
[0010]
The present invention has been made in view of such a point, and the object of the present invention is to suppress the adhesion of fuel to the wall surface of the combustion chamber when fuel is added to the exhaust gas and supply white smoke. It is to prevent and improve fuel efficiency.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, the injection in the cold exhaust stroke is adjusted so that the injected fuel does not adhere to the wall surface of the combustion chamber.
[0012]
Specifically, the invention according to claim 1 opposes the piston, a combustion chamber defined in the cylinder by a cylinder, a cylinder head, and a piston slidably inserted in the cylinder. injection and fuel injection means having an injection unit provided in the cylinder head, and a NOx purification catalyst for purifying nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the combustion chamber, the fuel from the fuel injection means during the exhaust stroke Te And an exhaust stroke injection control means for supplying unburned fuel to the NOx purification catalyst, the cold time determination means for determining the cold time, and the cold time determination means are cold when it is determined that the time is to suppress the adhesion amount of the wall surface of the cylinder of the fuel injected during the exhaust stroke, to execute the injection by the exhaust stroke injection control means exhaust stroke later, and adsorption On the other hand is completed before the valve is opened, the time between non-cold is obtained by the fact that and an injection timing adjusting means for executing an exhaust stroke year the injection by the exhaust stroke injection control means.
[0013]
According to the above-mentioned invention specific matter, when the engine is cold , the fuel is injected so that the amount of adhesion to the cylinder wall surface is suppressed. Therefore, the amount of adhesion to the cylinder wall surface is reduced, and the generation of white smoke is suppressed. Further, since the lubricating oil around the piston ring is hardly flowed, the smooth operation of the engine is not hindered and the fuel efficiency is improved.
[0014]
More specifically, the cold time determining means determines whether or not the time cold, whereas when not in the cold is the exhaust stroke injection in the exhaust stroke year is executed, when the engine is in a cold state, the exhaust stroke The injection control means executes injection of fuel to be added to the NOx purification catalyst in the late stage of the exhaust stroke. In the late stage of the exhaust stroke, since the distance between the injection part of the fuel injection means and the piston is short, the adhesion of fuel to the cylinder wall surface is suppressed. Therefore, the generation of white smoke is suppressed and the fuel efficiency is improved.
[0015]
In addition, the intake valve is closed in the late stage of the exhaust stroke, so that there is no so-called overlap in which the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened. Therefore, the added fuel can be reliably supplied, and the added fuel can be prevented from flowing into the intake air due to the intake pulsation .
[0016]
Invention according to claim 2, in the control device for an engine according to claim 1, cold time determination means includes a water temperature sensor for detecting an engine coolant temperature, temperature range temperature is a predetermined detected by the water temperature sensor When it is inside, it is determined that it is cold.
[0017]
According to the above-mentioned invention specific matter, the cold time is determined specifically and accurately .
[0018]
The invention according to claim 3, in the control device for an engine according to claim 2, the intake air temperature sensor for detecting the temperature of the air introduced into the combustion chamber, intake air temperature detected by the intake air temperature sensor is a predetermined temperature when the following is obtained by the fact that a jet suppressing means for prohibiting the injection by the exhaust stroke injection control means.
[0019]
By the subject matter, sometimes the predetermined temperature hereinafter the temperature to be detected is predetermined by the intake air temperature sensor, injection by the exhaust stroke injection control means Ru is prohibited. As a result, exhaust stroke injection according to the intake air temperature is performed. That is, the intake air temperature is low, the easy state injected fuel adheres to the cylinder wall surface, so that the exhaust stroke injection is prohibited. Therefore, the generation of white smoke is accurately suppressed.
[0020]
According to a fourth aspect of the invention, a control device for an engine according to claim 1 or 2, the exhaust stroke late, the predetermined range of the crank angle before the intake top dead center 15 ° to 30 ° This is what has been set.
[0021]
Due to the above-described invention-specific matters, the later injection of the exhaust stroke is suitably performed.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
<Embodiment 1>
-Configuration of engine control system 50-
First, the overall configuration of the engine 1 according to the present embodiment will be described. The engine 1 is a diesel engine. As shown in FIG. 1, the engine body 2 of the engine 1 has four cylinders 5 arranged in a row. These cylinders 5 are respectively connected to four independent intake pipes 4 branched from the surge tank 3, and are configured such that fresh air is introduced through these intake pipes 4.
[0024]
A so-called common rail 6 is provided for the engine body 2. The common rail 6 is a type of fuel injection device that stores high-pressure fuel and injects fuel into the combustion chamber of each cylinder 5 based on a control signal from a control unit (ECU) 40.
[0025]
Each cylinder 5 is provided with an injector 7 for injecting fuel when a needle valve is operated by a solenoid in accordance with a control signal. These injectors 7 are connected to the common rail 6.
[0026]
The common rail 6 is connected to a fuel pump 9 via a fuel passage 8, and this fuel pump 9 is connected to a fuel tank (not shown). Therefore, the fuel pumped from the fuel pump 9 is supplied to each injector 7 through the common rail 6. A pressure regulating valve 10 is provided in the fuel passage 8. The pressure regulating valve 10 is a pressure adjusting means for adjusting the injection pressure of the injector 7 by adjusting the pressure of the fuel sent to the common rail 6. Therefore, the injection pressure is adjusted by the operation of the pressure regulating valve 10 according to the control signal. The common rail 6 is provided with a pressure sensor 11, and the pressure sensor 11 detects the injection pressure.
[0027]
The exhaust system of the engine 1 is provided with an exhaust manifold 12 that collects exhaust gas discharged from each cylinder 5 and an exhaust pipe 13 connected to the exhaust manifold 12. In the middle of the exhaust pipe 13, a catalyst for decomposing NOx by HC, for example, a NOx purification catalyst composed of a metal-supported zeolite with a metal such as Pt (platinum) or Rh (rhodium) supported on a crystalline metallosilicate. Is installed.
[0028]
Next, a specific configuration of the engine 1 will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, a piston 23 is inserted into the cylinder formed by the cylinder block 21 so as to be slidable up and down. A combustion chamber 25 is defined by the lower surface of the cylinder head 24 attached to the upper part of the cylinder block 21, the inner peripheral surface (cylinder wall surface) of the cylinder block 21, and the upper surface of the piston 23.
[0029]
The cylinder head 24 is provided with two air supply ports 26 that respectively communicate with the combustion chamber 25 from one side surface, and two exhaust ports 27 that respectively communicate with the combustion chamber 25 from the other side surface. As shown in FIG. 3, the openings 26a, 27a of the ports 26, 27 to the combustion chamber 25 are arranged in a square shape on the lower surface of the cylinder head. Each of the ports 26 and 27 is provided with on / off valves 28 and 29. That is, an intake valve 28 that opens and closes the opening 26 a of each air supply port 26 and an exhaust valve 29 that opens and closes the opening 27 a of each exhaust port 27 are provided. The valve shaft portions 28 a and 29 a of the intake valve 28 and the exhaust valve 29 pass through the cylinder head 24 and protrude upward. Umbrella portions 28b and 29b connected to the valve shaft portions 28a and 29a are in close contact with and separated from the valve seats 30 fitted into the openings 26a and 27a of the ports 26 and 27, respectively. .
[0030]
Further, the cylinder head 24 is provided with a stepped injector insertion hole 31 that opens at the center position of the combustion chamber 25 in the vertical direction. An injector 7 as a fuel injection unit is attached to the injector insertion hole 31. That is, the injector 7 is inserted into the injector insertion hole 31 with the fuel injection portion 7a at the tip thereof exposed in the combustion chamber 25. In other words, the fuel injection part 7 a is provided at a position facing the upper surface of the piston 23. Then, the two mounting bolts 32 pass through the fixed plate 33 supported by the upper surface of the flange portion 7b at the intermediate portion of the injector 7 and are screwed into the cylinder head 24, whereby the injector 7 and the cylinder head 24 are connected. It is integrated.
[0031]
As shown in FIG. 4, a nozzle 102 is integrally provided at the lower portion of the injector main body 101, and the fuel injection portion 7 a is expanded downward. In the fuel injection portion 7a, as shown in an enlarged view in FIG. 5, four injection holes 106 having one end opened to the sack 105 are arranged in a cross shape in plan view. An oil chamber 104 for temporarily storing fuel is provided around a needle valve 103 slidably inserted into the nozzle 102.
[0032]
A flange portion 7b provided at an intermediate portion of the injector main body 101 is provided with a fuel inlet 107 for introducing fuel supplied through the fuel supply pipe 15, and the fuel introduced from the fuel inlet 107 is supplied to the fuel supply passage. The oil chamber 104 is supplied via 108. A plunger (not shown) organically coupled to the needle valve 103 is slidably inserted in an intermediate portion of the injector body 101, and the plunger is slid based on a control signal from the ECU 40 described later. By moving in the vertical direction, the opening and closing of the needle valve 103 is controlled.
[0033]
As shown in FIG. 1, the engine 1 includes a control unit (ECU) 40. The ECU 40 includes a signal from a crank angle sensor 41 that detects a crank angle, a signal from an engine load sensor 42 that detects an engine load, a signal from an accelerator opening sensor 49 that detects a depression amount of an accelerator pedal, A signal from the water temperature sensor 43 for detecting the engine water temperature, a signal from the intake air temperature sensor 49b for detecting the intake air temperature, and the temperature of the exhaust gas immediately after being installed in the exhaust manifold 12 and discharged from the combustion chamber 25 are detected. A signal from the first exhaust temperature sensor 44, a signal from the second exhaust temperature sensor 45 that detects the temperature of the exhaust gas immediately upstream of the catalytic converter 14, and the temperature of the exhaust gas immediately downstream of the catalytic converter 14 are detected. third signal from the exhaust temperature sensor 46, a 1O ₂ concentration cell for detecting a residual oxygen concentration of the exhaust gas immediately upstream of the catalytic converter 14 A signal from the service 47, inputs the signal from the 2O ₂ concentration sensor 48 for detecting the residual oxygen concentration of the exhaust gas immediately downstream of the catalytic converter 14, the fuel pressure pump 9 on the basis of these signals, the pressure regulating By controlling the operation of the valve 10 and the injector 7, normal injection performed as main injection near the compression top dead center of each cylinder 5 and exhaust stroke injection for injecting fuel in the exhaust stroke of each cylinder are performed. It is like that.
[0034]
Next, the configuration of the engine control system 50 as an engine control apparatus according to the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG.
[0035]
The engine control system 50 includes normal injection control means 51, exhaust stroke injection control means 52, cold time determination means 53, intake air temperature determination means 54, and exhaust stroke injection suppression means 55. The normal injection control means 51 executes normal injection control in which fuel is injected from the injector 7 in the compression stroke period and this fuel is burned in the combustion chamber 25 in order to generate torque. The exhaust stroke injection control means 52 executes exhaust stroke injection control for injecting fuel from the injector 7 during the exhaust stroke for the purpose of supplying the fuel component to the catalytic converter 14. The cold time determination means 53 determines whether or not the engine 1 is cold. The intake air temperature determining means 54 determines whether or not the intake air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. The exhaust stroke injection suppression means 55 stops the exhaust stroke injection when the intake air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. The intake air temperature determination means 54 and the exhaust stroke injection suppression means 55 constitute the suppression means in the present invention.
[0036]
-Operation of engine control system 50-
The engine control system 50 performs normal injection control or exhaust stroke injection control described below according to the operating state.
[0037]
(Normal injection control)
First, normal injection control will be described. The normal injection control means 51 of the ECU 40 calculates the engine speed based on the signal from the crank angle sensor 41, detects the engine load from the engine load sensor 42, and based on the engine speed and the engine load, Set the fuel injection amount. Then, after correcting this basic fuel injection amount by the accelerator opening, the engine water temperature, etc., the final injection amount, injection pressure, injection timing, etc. are determined. Then, a drive signal is output to the injector 7 for a time corresponding to the set injection amount at a predetermined injection time, that is, a time when the crank angle indicates a crank angle within a predetermined range set near the compression top dead center. As a result, a predetermined amount of fuel is injected from the fuel injection portion 7a of the injector 7.
[0038]
The crank angle, accelerator opening, and engine water temperature are detected by a crank angle sensor 41, an accelerator opening sensor 49, and a water temperature sensor 43, respectively.
[0039]
(Exhaust stroke injection control)
The exhaust stroke injection control is basically the same as the normal injection control. That is, the exhaust stroke injection control means 52 of the ECU 40 receives a signal from the crank angle sensor 41 or the like, and sets the injection pressure, the injection timing, and the injection amount. Then, in response to signals from these sensors, a drive signal is output so that a predetermined amount of fuel is injected at a predetermined time to the injectors 7 of each cylinder.
[0040]
(Fuel injection control)
The fuel injection control of the engine control system 50 that performs the normal injection control and the exhaust stroke injection control according to the operating state will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0041]
First, in step ST1, the engine speed is detected based on a signal from the crank angle sensor 41. Next, in step ST2, the accelerator opening is detected based on the signal from the accelerator opening sensor 49. In step ST3, the engine water temperature T is detected based on the signal from the water temperature sensor 43.
[0042]
In step ST4, the cold time determination means 53 determines whether or not the engine water temperature T is equal to or lower than a predetermined value T2. As a result, when the engine coolant temperature T is equal to or lower than the predetermined value T2, the process proceeds to step ST5, and when larger than the predetermined value T2, the process proceeds to step ST10.
[0043]
In step ST5, the normal injection control means 51 sets the injection pressure, the injection timing, and the injection amount in the normal injection control.
[0044]
And it progresses to step ST12 and it is determined whether the engine water temperature T is smaller than the preset lower limit T1 of the cold control zone. Here, the lower limit T1 is a temperature for determining whether it is extremely cold. The reason for determining the extreme cold is that the exhaust stroke injection is prohibited during the extreme cold so that the fuel injected in the exhaust stroke remains without being evaporated during the extreme cold. As a result, when the engine coolant temperature T is equal to or higher than the predetermined value T1, the process proceeds to step ST6, and when it is lower than the predetermined value T1, the process proceeds to step ST8.
[0045]
In step ST6, the intake air temperature determining means 54 determines whether the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 49b is equal to or lower than a predetermined temperature. If the intake air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, the process proceeds to step ST8, in which exhaust stroke injection is performed in the late stage of the exhaust stroke, and even if fuel does not adhere directly to the cylinder wall surface, much fuel remains without evaporating on the piston top. Then, it is determined that white smoke is likely to be generated, and the exhaust stroke injection suppression means 55 sends a signal to the exhaust stroke injection control means 52 to stop the exhaust stroke injection control. On the other hand, if the intake air temperature is higher than the predetermined temperature, the process proceeds to step ST7.
[0046]
In step ST7, the exhaust stroke injection control means 52 sets the injection pressure, the injection timing, and the injection amount in the exhaust stroke injection control. Here, the injection timing is set to the latter stage of the exhaust stroke, and the injection amount is set to 1/10 to 1/20 of the injection amount of normal injection. Specifically, the crank angle when the intake top dead center is set to a reference angle of 0 ° is set to a predetermined range between 15 ° and 30 ° before the intake top dead center. In this embodiment, the angle is set between 20 ° and 30 °.
[0047]
On the other hand, if the cold time determination means 53 determines in step ST4 that the engine water temperature T is not in the cold control zone, the normal injection control means 51 determines the injection pressure, injection timing, and injection amount in the normal injection control in step ST10. Set. Next, proceeding to step ST11, the exhaust stroke injection control means 52 sets the injection pressure, injection timing, and injection amount in the exhaust stroke injection control. Here, because the added fuel to easily flow into the exhaust passage, the injection timing is set to the previous period of the exhaust stroke, to set the injection quantity to the injection quantity of 1 / 10-1 / 20 of the normal injection.
[0048]
Then, after determining the set value of each injection control in the above step, the process proceeds to step ST9, and the normal injection control means 51 and the exhaust stroke injection control means 52 perform fuel injection based on each set value.
[0049]
As a result of the fuel injection control, the fuel injection is controlled according to the operating state. That is, as shown in FIG. 8, during the non-cold time, fuel is injected in the latter half of the compression stroke, and injection for adding fuel to the catalytic converter 14 is performed in the first half of the exhaust stroke. On the other hand, during cold when the intake air temperature is relatively high, fuel is injected in the latter half of the compression stroke, and injection is performed to add fuel to the catalytic converter 14 in the latter half of the exhaust stroke. In the cold time when the intake air temperature is relatively low, fuel injection is performed only in the latter half of the compression stroke.
[0050]
The intake valve starts to open from 10 ° before the intake top dead center, but exhaust stroke injection is terminated by the start of the intake valve opening. Thus, the exhaust stroke injection when the exhaust valve opening is small can be prohibited, the added fuel can be supplied reliably, and the added fuel can be prevented from flowing into the intake air due to the intake pulsation.
[0051]
-Effects of engine control system 50-
As described above, according to the engine control system 50, when cold, the injection for adding fuel to the catalytic converter 14 is performed at the latter stage of the compression stroke. As shown in FIG. 9, in the latter stage of the exhaust stroke, the distance between the piston 23 and the injector 7 is short, and the fuel injected from the fuel injection portion 7a of the injector 7 is applied to the inner surface of the cylinder block 21, that is, the wall surface of the cylinder. There is almost no adhesion. That is, all the fuel injected from the fuel injection portion 7a is sprayed on the upper surface of the piston 23, and therefore hardly remains on the cylinder wall surface. As a result, generation of white smoke due to incomplete combustion of the residual fuel is suppressed. In addition, smooth sliding of the piston is ensured, and fuel efficiency is improved.
[0052]
The injection in the latter half of the exhaust stroke is performed within a predetermined range of the crank angle of 15 ° to 30 °, and particularly in the range of 20 ° to 30 ° in the present embodiment, so that the injection is suitably performed. That is, the amount of fuel adhering to the cylinder wall surface is minimized.
[0053]
However, when the intake air temperature is relatively low, the fuel is less likely to evaporate. Therefore, even if the distance between the piston 23 and the injector 7 is short, the injected fuel may remain on the inner surface of the cylinder block 21. However, in the engine control system 50, since the exhaust stroke injection is not performed when cold, it is possible to reliably prevent the fuel from adhering to the wall surface .
[0054]
<Embodiment 2 >
In the second embodiment, the injection method during the exhaust stroke injection is changed according to the intake air temperature.
[0055]
Specifically, as shown in FIG. 10, when the intake air temperature is lower than a predetermined temperature T3, the injection time is set to zero. That is, the exhaust stroke injection is not performed. On the other hand, when the intake air temperature is within the range of the predetermined temperature T3 or more and the predetermined temperature T4 or less, the injection time is changed according to the intake air temperature. That is, the higher the intake air temperature, the longer the injection time. When the intake air temperature is higher than the predetermined temperature T4, the injection time is performed only for the predetermined time t1.
[0056]
As a result, when the intake air temperature is low, the exhaust stroke injection is not performed as in the first embodiment, so that fuel does not adhere to the wall surface. Further, when the intake air temperature is high, the injection is performed for a predetermined time t1, so that a sufficient amount of added fuel can be supplied to the catalytic converter 14. When the intake air temperature is equal to or higher than the predetermined temperature T3 and equal to or lower than the predetermined temperature T4, an appropriate amount of fuel is injected according to the intake air temperature. 14 is supplied with a sufficient amount of added fuel.
[0057]
<Other embodiments>
In the above embodiment, the exhaust stroke injection is performed for each cycle, but the exhaust stroke injection may be performed once every several cycles. Further, it may be performed a plurality of times in one cycle.
[0058]
Although the cold control zone is determined only by the engine water temperature T, it may be determined based on the state quantity detected from other sensors, for example, the intake air temperature. Further, it may be determined based on a combination of the state quantity and the engine water temperature T. Furthermore, the cold control zone may be appropriately changed according to these state quantities.
[0059]
Further, the NOx purification catalyst is not limited to the above-described embodiment, and any catalyst may be used as long as NOx is chemically changed to a harmless composition by HC.
[0060]
The fuel injection system is not limited to a common rail type system.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the amount of fuel adhering to the cylinder wall surface during the cold state is reduced, generation of white smoke due to incomplete combustion of the residual fuel is suppressed. Further, since the lubricating oil around the piston is prevented from flowing by the fuel adhering to the wall surface, the piston slides smoothly and the fuel efficiency is improved.
[0062]
More specifically, at the time of cold, the exhaust stroke injection is performed at the latter stage of the exhaust stroke. In the late stage of the exhaust stroke, the distance between the injection part of the fuel injection means and the piston is short, so that the fuel injected from the injection part is sprayed onto the upper surface of the piston and is difficult to spread over the entire combustion chamber. Further, it is less likely to be sprayed directly onto the cylinder wall surface. Therefore, adhesion of fuel to the cylinder wall surface is suppressed. As a result, the generation of white smoke is suppressed and fuel efficiency is improved .
[0063]
According to the second aspect of the present invention, since the cold time is determined based on the engine water temperature, the cold time can be specifically and accurately determined .
[0064]
According to the invention of claim 3, since the prohibit exhaust stroke injection when the intake air temperature is low, the injected fuel even though a condition likely to adhere to the cylinder wall surface, reliably preventing wall deposit can do. Therefore, generation of white smoke can be accurately suppressed.
[0065]
According to the fourth aspect of the invention, it is possible to suitably perform the injection in the latter stage of the exhaust stroke.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine control device.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a part of the engine.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is a partially cutaway longitudinal sectional view of an injector.
5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 6 is a block diagram of an engine control device.
FIG. 7 is a flowchart of injection control.
FIG. 8 is a time chart of injection control.
FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view of the engine showing the exhaust stroke injection.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between intake air temperature and injection time.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional diesel engine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Engine main body 3 Surge tank 4 Intake pipe 6 Common rail 7 Injector 9 Fuel pressure feed pump 10 Pressure regulation valve 11 Pressure sensor 14 Catalytic converter 40 ECU
41 Crank angle sensor 43 Water temperature sensor 49b Intake air temperature sensor

Claims

Fuel injection having a combustion chamber defined in the cylinder by a cylinder, a cylinder head, and a piston slidably inserted in the cylinder, and an injection portion provided in the cylinder head facing the piston exhaust supply means, and a NOx purification catalyst for purifying nitrogen oxides in exhaust gas discharged from the combustion chamber, the the fuel is injected from said fuel injection means during the exhaust stroke unburned fuel to the NOx purifying catalyst An engine control device comprising stroke injection control means ;
A cold time determination means for determining a cold time;
When the cold time determining means determines that it is cold , the exhaust stroke injection control means performs the injection in the late stage of the exhaust stroke so as to suppress the amount of fuel injected during the exhaust stroke on the wall surface of the cylinder. And the injection timing adjusting means for executing the injection by the exhaust stroke injection control means in the first stage of the exhaust stroke when not taking place while the intake valve is opened.
An engine control device comprising:

The engine control device according to claim 1,
The cold time determination means includes a water temperature sensor that detects an engine water temperature, and determines that it is cold when the water temperature detected by the water temperature sensor is equal to or lower than a predetermined temperature. Engine control device.

The engine control device according to claim 2 ,
An intake air temperature sensor for detecting the temperature of the air introduced into the combustion chamber;
An engine control apparatus comprising: an injection suppression means for prohibiting injection by the exhaust stroke injection control means when the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor is equal to or lower than a predetermined temperature .

The engine control apparatus according to any one of claims 1 and 2 ,
The engine control device according to claim 1, wherein the crank angle is set to a predetermined range of 15 ° to 30 ° before the intake top dead center in the latter half of the exhaust stroke .